Исследование процессов, происходящих в веществе, и изменения его свойств при импульсном вводе энергии высокой плотности

Определены параметры импульса тока, протекающего через проволочную нагрузку, при исследовании эволюции плазменного канала, который при этом формируется. При исследовании параметров и динамики токопроводящего плазменного канала также изучен вопрос формирования структуры керн - корона. В рамках полномасшабного расчетно-теоретического исследования плазменного канала протекания тока при взрыве проволочек решено несколько задач, касающихся изучения как параметров импульса тока, так и процесса формирования структуры керн - корона. Исследованы транспортирующие свойства концентратора тока в двух сильно различающихся случаях: 1) транспортирующие свойства сохраняются, поэтому весь ток, полученный в модулях, доставляется к нагрузке; 2) значительная часть тока шунтируется плазмой, которая возникает на поверхности концентратора при прохождении по нему субмикросекундного мегаамперного импульса тока. Импульсы тока восстановлены по данным, полученным в экспериментах на установке Ангара-5-1 при линейной плотности тока до 3 МА/см. В рамках выполнения указанной задачи бессеточным лагранжевым методом SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) проведено моделирование формирования структуры керна, которое происходит при распаде метастабильной растянутой алюминиевой проволочки, находящейся в жидком состоянии. Для прогнозирования результатов экспериментов, планируемых на установке PHELIXGSI (Дармштадт, Германия), выполнена работа по оптимизации параметров взаимодействия петаваттных лазерных импульсов с аэрогелями. При трехмерном моделировании рассмотрены мишени с концентрацией электронов в диапазоне 0,56 - 1,12 × 10²¹ см⁻³ и толщиной в диапазоне 100 - 500 мкм. Показано, что нагрев электронов в основном возникает при воздействии пондеромоторной силы лазерного импульса, амплитуда которого возрастает в три раза из-за эффекта самофокусировки в околокритической плазме. Ускоренные электроны набирают дополнительную энергию непосредственно в высокочастотном лазерном поле при колебаниях в образующихся каналах плотности плазмы. Для более толстых мишеней получены более высокие заряды сгустков электронов с более высокими энергиями. Выполнены первопринципные расчеты термодинамических, переносных и оптических свойств плазмы тантала и серебра методом, основанным на квантовом молекулярно-динамическом моделировании, методе функционала плотности и формуле Кубо - Гринвуда. Получены термодинамические (энергия, давление), переносные (статическая электропроводность, теплопроводность) и оптические (динамическая электропроводность) свойства тантала.