PW-7 ҚОНДЫРҒЫСЫНДАҒЫ ИМПУЛЬСТІК ПЛАЗМАЛЫҚ АҒЫННЫҢ ЖЫЛДАМДЫҒЫН ӨЛШЕУ

Бұл жұмыста PW–7 импульстік плазмалық үдеткіште пайда болатын плазмалық ағынның жылдамдығын өлшеудің екі тәуелсіз әдісі қарастырылған, олар: спектрлік сызықтардың доплерлік ығысуын бақылау мен бағалауға негізделген әдіс және плазманың қозғалысын жоғары жылдамдықты видеокамераға түсіру әдісі. Плазмалық ағынның сәулелену спектрін тіркеу үшін M833 монохроматоры қолданылды. Жоғары жылдамдықты бейнетүсірілім 640000 кадр/с жылдамдықпен Phantom VEO710S CMOS-камераcының көмегімен жүзеге асырылды. Жұмыс газының қысымы – 2⋅10^-2 Торр, конденсатор батареясының сыйымдылығы мен кернеуі – 400 мкФ және 4 кВ болғандағы ағынның орташа жылдамдығының өлшеу нәтижелері келтірілген. Екі тәуелсіз әдіспен алынған нәтижелер бір-бірімен салыстырылды. Аргон жұмыс газы ретінде экспериментте қолданылды. Бірінші әдісті қолданып анықталған плазма ағынының жылдамдығы 12,5⋅10³ м/сек, ал екінші әдісті қолданып анықталған плазма ағынының жылдамдығы 16,7⋅10³  м/сек құрады. Бұл деректерден өлшенген жылдамдықтардың мәндерінде болмашы айырмашылықтың бар екендігін көруге болады. Осылайша өлшеу қателіктері шегінде жоғары жылдамдықты видеокамераның және доплерлік ығысу әдісімен өлшенген ағын жылдамдықтарының мәндері бір-біріне жуық болатындығы анықталды. Плазмалық ағынның жылдамдығын анықтаудың маңызы оның практикалық қолданылуы тұрғысынан алғанда өте жоғары болып табылады.

1. Linsmeier Ch., Unterberg B., Coenen J.W., Doerner R.P., Greuner H., Kreter A., Linke J., Maier H. Material testing facilities and programs for plasma-facing component testing // Nucl. Fusion. – 2017. – Vol. 57. – P. 092012. https://doi.org/10.1088/1741-4326/aa4feb

2. Kartasheva A.A., Gutorov K.M., Podkovyrov V.L., Muravyeva E.A., Lukyanov K.S., Klimov N.S. Experimental investigation of the characteristics of the plasma flow generated in quasi-stationary plasma accelerator using optical methods // Phys. Plasmas. – 2024. – Vol. 31. – P. 043107. https://doi.org/10.1063/5.0198341.

3. Ling W.Y.L., Zhang S., Fu H., Huang M., Quansah J., Liu X., Wang N. A brief review of alternative propellants and requirements for pulsed plasma thrusters in micropropulsion applications // Chinese Journal of Aeronautics. – 2020. – Vol. 33. – P. 2999–3010. https://doi.org/10.1016/j.cja.2020.03.024.

4. Ou Y., Wu J., Cheng Y., Zhang Y., Che B. Design and performance of a micro-pulsed plasma thruster used in miniaturized satellites // Advances in Space Research. – 2024. – Vol. 74. – P. 1741–1750. https://doi.org/10.1016/j.asr.2024.05.039.

5. Lerner E.J., Hassan S.M., Karamitsos-Zivkovic I., Fritsch R. Focus Fusion: Overview of Progress Towards p-B11 Fusion with the Dense Plasma Focus // Journal of Fusion Energy. – 2023. – Vol. 42. – P. 1–18. https://doi.org/10.1007/s10894-023-00345-z.

6. Ladygina M.S., Petrov Yu.V., Yeliseev D.V., Makhlai V.A., Kulik N.V., Staltsov V.V. Parameters of hydrogen plasma streams in QSPA-M and their dependence on external magnetic field // Problems of atomic science and technology. – 2021. – No. 1. – P. 61–64. https://doi.org/10.46813/2021-131-061

7. Borthakur S., Ahmed A., Singha S., Neog N.K., Borthakur T.K. Role of gas flow on plasma stream dynamics in a pulsed plasma accelerator // Fusion Engineering and Design. – 2021. – Vol. 168. – P. 112400. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112400

8. Zhukeshov A.M., Amrenova A.U., Gabdullina A.T., Moldabekov Zh.M., Useinova B.M. Calculation and Analysis of Electrophysical Processes in a High-Power Plasma Accelerator with an Intrinsic Magnetic Field // Technical Physics. – 2019. – Vol. 64. – P. 342–347. https://doi.org/10.1134/S1063784219030277.

9. Talukdar N., Ahmed A., Borthakur S., Neog N.K., Borthakur T.K., Ghosh J. Measurement of plasma stream velocity in a pulsed plasma accelerator // Phys. Plasmas. – 2019. – Vol. 26. – P. 062711. https://doi.org/10.1063/1.5092267.

10. Dosbolayev M.K., Igibayev Zh.B., Tazhen A.B., Ramazanov T.S. Preliminary Study of the Solid-State Pulsed Plasma Thruster Model with Graphite as а Propellant // Plasma Physics Reports. – 2022. – Vol. 48. – P. 263–270. https://doi.org/10.1134/S1063780X22030047.

11. Al-Hawat S. Axial velocity measurement of current sheath in a plasma focus device using a magnetic probe // IEEE Transactions on Plasma Science. – 2004. – Vol. 32. – P. 764–769. https://doi.org/10.1109/TPS.2004.826119.

12. Yaroshevskaya A.D., Gutorov K.M., Podkovyrov V.L., Litvinenko Yu.I. Determination of Plasma Flow Velocity with Time Resolution Based on the Doppler Effect // Plasma Physics Reports. – 2024. – Vol. 50. – P. 689–696.

13. Ярошевская А.Д., Малютин А.Ю., Подковыров В.Л., Гуторов К.М., Карташева А.А. XLIX Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС (Москва, 14–18 марта, 2022). – С. 164.

14. Losada U., Manzanares A., Balboa I., Silburn S., Karhunen J., Carvalho P.J., Huber A., Huber V., Solano E.R., de la Cal E. Observations with fast visible cameras in high power Deuterium plasma experiments in the JET ITER-like wall tokamak // Nuclear Materials and Energy. – 2020. – Vol. 25. – P. 100837. https://doi.org/10.1016/j.nme.2020.100837.

15. Ананьев С.С., Крауз В.И., Мялтон В.В., Харрасов А.М. Исследование формирования плазменных потоков, генерируемых в плазмофокусном разряде // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. – 2017. – Т. 40. – С. 21–35. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2017-40-1-21-35.

16. Nawaz A., Lau M., 32nd Int. Electric Propulsion Conf (Wiesbaden, 11–15 September, 2011). – P. 1–13.

17. Tazhen A.B., Rayimkhanov Zh.R., Dosbolayev M.K., Ramazanov T.S. Generation and Diagnostics of Pulse Plasma Flows // Plasma Physics Reports. – 2020. – Vol. 46. – P. 465–471. https://doi.org/10.1134/S1063780X20040121.

18. Dosbolayev M.K., Tazhen A.B., Ramazanov T.S., Ussenov Ye.A. Investigation of dust formation during changes in the structural and surface properties of plasma-irradiated materials // Nuclear Materials and Energy. – 2022. – Vol. 33. – P. 101300. https://doi.org/10.1016/j.nme.2022.101300.

19. Dosbolayev M.K., Tazhen A.B., Kholmirzayev A.N., Ussenov Ye.A., Ramazanov T.S. Studies of the formation and distribution of cracks and various defects on the heated tungsten plate surface during pulsed plasma flux impact // Nuclear Materials and Energy. – 2023. – Vol. 37. – P. 101540. https://doi.org/10.1016/j.nme.2023.101540.

20. Tazhen A.B., Dosbolayev M.K., Ramazanov T.S. Pulsed plasma flow diagnostics // Recent Contributions to Physics. – 2022. – Vol. 81. – P. 35–39. https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v81.i2.05.