Dynamics of the Current Distribution in a Discharge of the PF-3 Plasma Focus Facility

Krauz, V. I.; Mitrofanov, K. N.; Myalton, V. V.; Grabovski, E. V.; Koǐdan, V. S.; Vinogradov, V. P.; Vinogradova, Yu. V.; Zukakishvili, G. G.

doi:10.1109/tps.2009.2036916

Cited by 31 publications

(17 citation statements)

References 8 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Результаты моделирования сравнивались с данными магнитозондовых измерений [15][16][17], полученными с помощью зондов, вводимых через вакуумные вводы на верхней крышке разрядной камеры на расстоянии 2, 16, 36 и 46 см от оси уста-новки на различную высоту от анодного электрода. Расположение зондов позволяло восстановить вре-мя и положение ТПО в области выхода с изолятора в направлении катодного электрода и, далее, рас-пространение к оси с изменением нецилиндрично-сти.…”

Section: постановка задачи моделирования и модификации расчётной моделиunclassified

“…Используемый ранее [16] расчётный код не мог обеспечить полного соответствия моделируемого тока экспериментально измеренному. Существенное отличие заключалось в сглаживании спада разрядного тока вблизи момента пинчевания (и отсутствия выраженной особенности на производной тока).…”

Section: вычисление токаunclassified

“…В работе [16] напряжение на разрядной камере рассчитывалось как интеграл напряжённости элек-трического поля вдоль изолятора. Причём ввиду использования приближения бесконечной проводимо-сти электрическое поле в модели возникало только за счёт движения магнитного поля, вмороженного в плазменное течение:…”

Section: вычисление токаunclassified

See 2 more Smart Citations

Simulation of Plasma Shell Dynamics of Plasma-Focus Discharge for Various Gases in the Filippov-Type Plasma-Focus Facility

Ananyev¹,

Suslin²,

Kharrasov³

2017

PAST-TF

View full text Add to dashboard Cite

Моделирование динамики плазменной оболочки плазмофокусного разряда в различных газах в плазменном фокусе. Цель настоящей работы -численное моделирование движения токонесущей плазменной оболочки (ТПО) плазмофокусного разряда на стадии схождения к оси установки, при использовании различных рабочих газов в установке ПФ-3 -плазменном фокусе типа Филиппова. Для расчётов использована одножидкостная магнитогидродинамическая модель с учётом эффекта Холла вблизи электродов. Предложен подход, позволяющий проводить расчёты для различных газов и их смесей без подбора и изменения расчётных коэффициентов. Моделирование движения ТПО находится в хорошем соответствии с эксперименталь-ными результатами для тяжёлых (Ne, Ar) и лёгких (D2) газов. Смоделировано влияние добавки тяжёлого газа (Хе) к дейтерию на структуру оболочки и динамику сжатия.Ключевые слова: плазменный фокус, численное моделирование, одножидкостная МГД-модель, эффект Холла, магнитозондо-вые измерения, электронно-оптические методы диагностики плазмы. SIMULATION OF PLASMA SHELL DYNAMICS OF PLASMA-FOCUS DISCHARGE FOR VARIOUS GASES IN THE FILIPPOV-TYPE PLASMA-FOCUS FACILITY S.S. Ananyev, S.V. Suslin, A.M. Kharrasov NRC «Kurchatov Institute», Moscow, RussiaThe purpose of this work is numerical modeling of the motion of the current carrying plasma shell (CPS) of a plasma-focus discharge at the final stage of radial compression, using various working gases in the PF-3 facility-the Filippov-type plasma focus. For calculations, a single-fluid magnetohydrodynamic model is used with allowance for the Hall-effect near the electrodes. We have proposed an approach that allows calculations for various gases and their mixtures without selection and variation of the design coefficients. The simulation of CPS motion is in good agreement with the experimental results for heavy gases (Ne, Ar) and light gases (D2). The effect of adding a heavy gas (Xe) to deuterium on the shell structure and compression dynamics was modeled. ВВЕДЕНИЕВысокий интерес к плазменному фокусу (ПФ) уже более полувека поддерживается благодаря тому, что ПФ-разряд сопровождается интенсивными потоками плазмы, а также широкого спектра излучений: нейтронного, электромагнитного во всём диапазоне от СВЧ до жёсткого рентгена, пучков ионов и элек-тронов. Источником излучения является плотная горячая плазма, характерная для Z-пинчей, формиру-ющаяся при схождении токонесущей плазменной оболочки к оси. В связи с особенностью ПФ-разряда, независимо от геометрии ПФ-системы, ТПО имеет вид воронки, что вызывает нецилиндричность фор-мирования пинча. Наблюдалось, что изменение профиля сходящейся ТПО приводит к различным режи-мам работы установки с точки зрения эмиссионных характеристик [1]. В работах [2, 3] и более ранних [4] было показано, что форма ТПО в значительной степени определяет условия вытекания плазмы из области пинча/пинчевания, что, в свою очередь, влияет на степень сжатия плазмы, развитие неустойчи-востей, генерацию высокоэнергичных пучков заряженных частиц, генерацию рентгеновского излучения и нейтронов. Также п...

show abstract

Section: постановка задачи моделирования и модификации расчётной моделиunclassified

Section: вычисление токаunclassified

See 1 more Smart Citation

Simulation of Plasma Shell Dynamics of Plasma-Focus Discharge for Various Gases in the Filippov-Type Plasma-Focus Facility

Ananyev¹,

Suslin²,

Kharrasov³

2017

PAST-TF

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…При этом скорость будет нести не только информацию о движении, а ещё и о вращении. Во-вторых, при сжатии ТПО к оси могут образовываться замкнутые токовые контуры, что при-водит к появлению последовательных ТПО, содержащих часть полного разрядного тока [13,20].…”

Section: расчётные значения компонентов скорости для измеренных в эксunclassified

Investigation of Forming Plasma Flow Generated in Plasma Focus Discharge

Ananyev¹,

Krauz²,

Myalton³

et al. 2017

PAST-TF

View full text Add to dashboard Cite

The pinch forming stage, which is the source of the axial plasma flow, was studied on the plasma focus facility PF-3 by means a highspeed photorecording. We focused on the recording initial moment of the flow generation. The combination of multiple slotted streaks being placed in different directions and at different distances from the anode plane has allowed to recreate the spatial picture of the axial plasma flows formation. Axial substance flows dynamics at different heights above the anode was recorded. Substance lows spreading faster (1.310 7 cm/s) than plasma, displaced by magnetic plunger along the axis (0.510 7 cm/s) were detected . Most likely, these substance flows are observed at a considerable distance from the anode in the form of compact jets. ВВЕДЕНИЕИзвестно, что плазменные потоки широко используются в различных областях науки и техники. Одним из направлений использования плазменных потоков является лабораторное моделирование астрофизических процессов, а именно генерации и распространения джетов. Значительный прогресс в моделировании астрофизических джетов достигнут с помощью мощных лазеров [1] и Z-пинчей [2,3]. Установки типа «плазменный фокус», принцип действия которых основан на пинчевании неци-линдрической токонесущей плазменной оболочки на оси системы, также известны как источники интенсивных плазменных потоков [4]. Анализ параметров этих потоков показывает, что они могут быть эффективно использованы для моделирования джетов молодых звёздных объектов. В НИЦ «Курчатовский институт» ведётся цикл работ по моделированию астрофизических джетов [5, 6]. Основной акцент этих экспериментов сделан на моделировании распространения джета в межзвёз д-ной среде. Базовые эксперименты выполняются на установке ПФ-3 (рабочий энергозапас до 1 МДж, ток на нагрузку до 4 MA). Получены результаты по определению формы и структуры плазменного потока, плотности и температуры как самого потока, так и фоновой плазмы, распределения захва-ченных магнитных полей [7][8][9][10]. Исследована динамика торможения потока в фоновой плазме в зависимости от сорта рабочего газа при его распространении на значительные расстояния (до 100 см) [11]. Промоделирована динамика сжатия токонесущей плазменной оболочки (ТПО) на ось [12] с образованием плотного пинча.

show abstract

“…It has been widely reported that the production of neutrons, X-rays, and charge particle beams from the DPF is solely related to the dynamics of the collapsing current sheath at the top of the electrode assembly of the device (Decker et al 1983;Kwek et al 1990). Typically, magnetic probes have been employed for the investigation of current sheath dynamics and its properties (Mohammadi et al 2009;Krauz et al 2010Krauz et al , 2012. Typically, magnetic probes have been employed for the investigation of current sheath dynamics and its properties (Mohammadi et al 2009;Krauz et al 2010Krauz et al , 2012.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The effect of helium impurity addition on current sheath speed in argon-operated plasma focus using a tridimensional magnetic probe

et al. 2013

View full text Add to dashboard Cite

Using the tridimensional magnetic probe, the current sheath velocity at 0.25 Torr is studied in Sahand, a Filippov-type plasma focus facility. The current sheath velocity in argon-filled plasma focus with different percentages of helium impurity at different operating voltages was studied. The highest average current sheath velocity of 12.26 ± 1.51 cm μs −1 at the top of the anode in the axial phase was achieved at 17 kV. Minimum average current sheath velocity is 5.24 ± 1.18 cm μs −1 at 12 kV with 80% argon + 20% helium as a working gas. The full width at half-maximum of peaks of the magnetic probe was found to be inversely related to the current sheath velocity, i.e. smaller at higher voltages for different impurity and decreased with increasing of impurity.

show abstract

Dynamics of the Current Distribution in a Discharge of the PF-3 Plasma Focus Facility

Cited by 31 publications

References 8 publications

Simulation of Plasma Shell Dynamics of Plasma-Focus Discharge for Various Gases in the Filippov-Type Plasma-Focus Facility

Simulation of Plasma Shell Dynamics of Plasma-Focus Discharge for Various Gases in the Filippov-Type Plasma-Focus Facility

Investigation of Forming Plasma Flow Generated in Plasma Focus Discharge

The effect of helium impurity addition on current sheath speed in argon-operated plasma focus using a tridimensional magnetic probe

Contact Info

Product

Resources

About