Влияние продольного магнитного поля на динамику потока плазмы в канале мощных коаксиальных плазменных ускорителей

Создание эффективных ускорителей, способных генерировать мощные потоки плазмы, является одной из актуальных задач науки и техники. Ключевой проблемой при создании мощных плазменных ускорителей (ПУ) являются процессы, связанные с развитием неустойчивостей плазмы в ускорительном канале. Введение дополнительного продольного магнитного поля (ПМП) в аксиальный канал плазменного ускорителя рассматривается в настоящее время в качестве перспективного метода стабилизации неустойчивостей плазменного потока и улучшения работы как импульсных, так и стационарных ПУ. ПМП позволяет сформировать дополнительный механизм для управления динамическими процессами, предотвращая приэлектродные нерегулярности, а также позволяет расширить диапазон устойчивых режимов работы ПУ.Существует ряд теоретических исследований, включающих результаты численного моделирования, в которых обоснована целесообразность использования ПМП для стабилизации течения плазмы. Согласно данным исследованиям сочетание ПМП с управлением параметрами потока плазмообразующего газа на входе в ускорительный канал, позволяет существенным образом повысить эффективность механизма стабилизации неустойчивостей. Одной из задач настоящего проекта является экспериментальная проверка выводов теоретических исследований и результатов численного моделирования, что фактически предполагает создания опытных плазменных ускорителей нового поколения.Разработка таких ускорителей является междисциплинарной задачей, для решения которой требуются инструменты различных разделов физики, включая газовую динамику, магнитную гидродинамику, физику газового разряда, взаимодействие плазмы с материалами, электротехнику и теплотехнику, а также математики, включая численное моделирование многообразных процессов происходящих в ПУ.Мощные ПУ представляет практический интерес для решения задач инжекции плазмы в термоядерные установки, разработки перспективных мощных электрореактивных плазменных двигателей, разработки масс-сепараторов с целью переработки отходов атомной промышленности, разработки технологий по плазменной обработке материалов и нанесения покрытий, создания мощных источников ультрафиолетового и нейтронного излучения и др.. Научный интерес связан с необходимостью генерации мощных потоков плазмы для проведения фундаментальных исследований динамики плазмы в магнитном поле, исследования взаимодействия концентрированных потоков энергии с материалами.