Выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в целях обеспечения создания прототипов плазменных ракетных двигателей по теме: Исследования механизмов нагрева и формирования плазменных потоков в неоднородном магнитном поле (промежуточный, этап 3)

Проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в целях обеспечения создания прототипов плазменных ракетных двигателей выполняется в рамках федерального проекта «Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий» комплексной программы «Развитие техники, технологии и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года». Целью исследования является разработка плазменного ракетного двигателя с использованием безэлектродных способов создания и нагрева плазмы, позволяющих получать более высокие, по сравнению с широко используемыми в настоящее время схемами, показатели – мощность, тягу и надёжность. В соответствии с планом в 1 полугодии 2022 года проведены эксперименты по вводу ВЧ ИЦР мощности в плазму, которые продемонстрировали возможность дополнительного нагрева потоков ионов, проходящих через систему ИЦР нагрева плазмы. В первой главе приведены полученые энергетические спектры ионов и показано их смещение в область более высоких энергий при вводе ИЦР мощности в плазму. Были проанализированы радиальные профили плазмы в магнитном сопле и выполнены исследования эффектов перестройки конфигурации плазменного шнура при вводе ВЧ ИЦР. Во второй главе приводятся результаты теоретических исследований явления срыва ионов с силовых линий магнитного поля. Рассматриваются 7 различных теорий срыва, однако, наиболее вероятными являются только 3: магнитогидродинамический срыв, потеря адиабатичности и аномальная диффузия, обусловленная турбулентностью. Разработаны две методики определения параметров срыва плазменного потока с силовых линий магнитного поля: первая методика позволяет построить, поверхность срыва плазменного, а вторая – угол срыва. Показано, что данные методики могут быть взаимозаменяемыми. Для подготовки экспериментов по изучению явления срыва ионов с силовых линий магнитного поля выполнена доработка стенда ПН-3: установлен мощный криогенный насос; подготовлена конструкторская документация, изготовлена и установлена подвижная диагностическая платформа с механическими приводами; проведена модернизация системы регистрации и хранения экспериментальных данных; создан уникальный диагностический комплекс.