В НИЦ «Курчатовский институт» на крупнейшей в мире установке с плазменным фокусом можно в миниатюрном варианте воспроизвести характерное для молодых галактик явление образования плазменных потоков, также называемых джетами. Недавно ученым Курчатовского комплекса физико-химических технологий удалось создать расчетно-теоретическую модель, описывающую процесс формирования плазменного фокуса на экспериментальной установке. Результаты этой работы опубликованы в журналах ВАНТ и Fusion Engineering and Design.
Плазменные струи в космосе и их лабораторные аналоги
«Джеты представляют собой узкие длинные потоки плазмы, которые образуются вблизи космических объектов, например, черных дыр молодых галактик. Стоит отметить, что протяженность джета может быть от нескольких единиц до миллиона световых лет, - пояснил инженер Курчатовского комплекса физико-химических технологий Святослав Суслин. - Аналогичные объекты (меньшего масштаба) получают и исследуют на крупнейшей в мире установке с плазменным фокусом ПФ-3 в Курчатовском институте». По его словам, эксперименты, воспроизводящие в лабораторных условиях эти необычные астрофизические явления, могут значительно приблизить исследователей к пониманию причин и механизмов их зарождения в космосе.
«Помимо моделирования явлений, происходящих в межзвездном пространстве, установка с плазменным фокусом позволяет решать многие прикладные задачи. Примером тому служат достижения радиационного материаловедения», - рассказал ведущий научный сотрудник Курчатовского комплекса физико-химических технологий Сергей Ананьев. Взаимодействие плазмы с конструкционными материалами является очень перспективным направлением исследований, позволяющим модифицировать структуру поверхности и придавать ей новые свойства, а также формировать различные виды покрытий.
Новая модель расширяет экспериментальные возможности
Благодаря новой модели у исследователей появилась возможность предсказывать как меняются параметры, влияющие на формирование плазменного фокуса, в зависимости от использования тяжёлых и легких одноатомных газов, а также газовых смесей. Расчеты описывают движение и форму профиля плазменной оболочки – важнейшие характеристики при генерации плазменных потоков. Экспериментальные результаты, полученные при работе с водородом, гелием, дейтерием, неоном, аргоном и газовыми смесями на установке с плазменным фокусом, впервые удалось корректно воспроизвести с помощью расчетов. Модель, разработанная учеными НИЦ «Курчатовский институт», позволит существенно расширить экспериментальные возможности лабораторных экспериментов и продвинуться в понимании физики генерации плазменных потоков и их распространения в среде.
На фото: космический джет
