Вакуумный дуговой разряд с композитными и газонасыщенными катодами: физические процессы и применения.

Фундаментальной задачей проекта является исследований физических процессов в вакуумном дуговом разряде с композитными и газонасыщенными катодами с целью выявление взаимосвязи между электро - теплофизическими параметрами и свойствами материала катодов с параметрами и характеристиками дуговой плазмы. Практической задачей проекта является использование полученных результатов исследований и достигнутого понимания основных физических процессов в вакуумном дуговом разряде с композитными и газонасыщенными катодами в конкретных устройствах реального применения (сильноточные дуговые прерыватели тока, нейтронные трубки и ряд других устройств ) для понимания физических механизмов их функционирования и определения взаимосвязи между реализуемыми параметрами дуговой плазмы и эффективностью этих устройств. Актуальность проблемы для инженерных наук и физики разрядов обусловлена широком использованием вакуумного дугового разряда в целом ряде электроразрядных устройств (сильноточные дуговые прерыватели тока, нейтронные трубки, ионные источники и др.). Развитие и совершенствование этого класса устройств требует ясного и однозначного понимания основных физических механизмов, определяющих процессы функционирования катодного пятна вакуумной дуги. Предлагаемый проект представляет собой дальнейшее развитие работ коллектива исследователей, подержанных ранее выполненным проектом РНФ 14-19-00083 «Вакуумный дуговой разряд с многокомпонентными катодами для сильноточных коммутаторов и ионно-плазменных технологических устройств.» Об успешности выполнения проекта свидетельствуют публикации по результатам проекта в ведущих международных и отечественных физических журналах (J.Appl.Phys,Rev. Sci. Instrum., IEEE Trans. Plasma. Sci.,ЖТФ, Письма в ЖТФ). Задачи предлагаемого проекта представляют собой исследования физических процессов в вакуумном дуговом разряде с композитными и газонасыщенными катодами. Отличительная особенность предлагаемого проекта состоит в стремлении к достижению более глубокого понимания физических процессов, определяющих особенности функционирования, параметры и свойства вакуумной дуги с композитными и газонасыщенными катодами , в расширении номенклатуры таких катодов, в также в явно выраженной практической направленности проводимых исследований, имеющих цель существенного повышения параметров и улучшения эксплуатационных характеристик сильноточных дуговых прерывателей тока, нейтронных трубок, а также способствующих решению проблемы «первой стенки» термоядерных энергетических установок. Работы по проекту планируются по следующим основным направлениям: 1 Исследование физических процессов в вакуумном дуговом разряде с более широким рядом компонентов композитного катода, направленные на определения взаимосвязи между электро- и теплофизическими параметрами и свойствами материала многокомпонентного катода с параметрами и свойствами дуговой плазмы. 2. Исследование физических процессов генерации ионов дейтерия в дуговых разрядных системах с газонасыщенным катодом, применительно к использованию таких разрядов в нейтронных трубках, направленные на достижение максимальной доли ионов дейтерия в дуговой плазме при минимальных энергетических затратах на образование иона этого газа. 3. Исследование физических процессов в сильноточных дуговых прерывателях тока, направленных на определение взаимосвязи параметров и свойств материала композитного катода дугового разряда с параметрами плазмы и влияния этих параметров на эффективность работы этих устройств. 4. Исследование физических процессов в вакуумном дуговом разряде с композитными катодами, структура поверхности которых формируется при контакте металлической поверхности с плазмой, применительно к материалам первой стенки и дивертора в термоядерных установках с магнитным удержанием для установления взаимосвязи между параметрами внешней плазмы и их дуговыми свойствами. Научная новизна результатов исследований по проекту будет связана с получением новых знаний о физических особенностях функционирования вакуумного дугового разряда с композитными и газонасыщенными катодами, привлекающими интерес широкого круга исследователей в мире, как в фундаментальном, так в прикладном аспектах. Планируемые исследования и ожидаемые результаты проекта будут в полной мере соответствовать мировому уровню