Физические и плазмохимические основы микроволнового газоразрядного метода глубокой очистки воздушной атмосферы (итоговый)

Проведен цикл работ по исследованию и использованию обнаруженного в ИОФ РАН нового типа газового разряда, возбуждаемого пучком микроволн в газах высокого давления в парадоксальных условиях, при которых уровень мощности микроволн существенно ниже определяемых в рамках классической газоразрядной физики порогов пробоя газовой среды. Инициатором движущегося навстречу микроволновому излучению разряда является простое в исполнении устройство, помещаемое в произвольное сечение микроволнового пучка (без затрат дополнительной к микроволновой энергии). Перемещение происходит в виде последовательно возникающих прилегающих к фронту областей с развивающимися в них несамостоятельными микроволновыми разрядами, достигающими сильнонелинейной фазы, на которой в пределах прифронтального газового слоя возникает множество локальных микрообластей, отличающихся чрезвычайно высокой (4000 - 7000 К) газовой температурой и высокой (10¹⁵ - 10¹⁷ см⁻³) концентрацией электронов. К работам, имеющим отношение к фундаментальной физике газового разряда, следует отнести, прежде всего, «теневую» фотографию СНС-разряда, регистрирующую изменения в концентрации нейтралов в облучаемом микроволновым пучком газовом объеме. Результаты фотографирования позволяют с высокой степенью уверенности представлять исследуемый разряд как впервые обнаруженное плазменное образование, состоящее из множества «микровзрывов», характеризующих достижимую в несамостоятельном микроволновом разряде стадию сильной нелинейности («взрыва»). Разработана компьютерная модель, впервые основанная на представлении разряда как последовательности локализованных микровзрывов. Результаты уже первых расчетов подтверждают экспериментальные данные, полученные в ИОФ РАН, и свидетельствуют о возможности существенного снижения наработки окислов азота и смесях воздух + метан вплоть до допустимых величин ПДК. Это дает основания рекомендовать СНС-разряд в качестве основы новой газоочистительной системы. Проведены эксперименты по облучению СНС-разрядом воздушных смесей с меркаптанами, сероводородом, двуокисью серы и другими, демонстрирующие эффективное разложение экологически вредных примесей до уровней ПДК при энергетических затратах на уровне 1 - 3 кВт ч/м³.