Разработка установки для получения в атмосфере плазменных сгустков при электрическом взрыве металла во внешнем импульсном магнитном поле тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

Маношкин Алексей Борисович

РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ ПЛАЗМЕННЫХ СГУСТКОВ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ВЗРЫВЕ МЕТАЛЛА ВО ВНЕШНЕМ ИМПУЛЬСНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Специальность 01.04.01 - Приборы и методы экспериментальной физики

28 НОЯ 2013

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рязань 2013

005540822

005540822

Работа выполнена на кафедре «Общая и экспериментальная физика» ФГБОУВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет»

Научный руководитель: Власов Александр Николаевич,

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Волков Степан Степанович,

доктор физико-математических наук, профессор, Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище (военный институт) им. генерала армии В.Ф. Маргелова, профессор кафедры автомобильной техники

Кондрахин Александр Анатольевич, кандидат технических наук, директор НПЦ «Мера» ОАО НИИГРП «ПЛАЗМА», г. Рязань

Ведущая организация: ФГАОУ ВПО «Московский физико-технический

институт (государственный университет)»

Защита состоится «24» декабря 2013 г. в 11 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.211.03 в зале ученого совета, ауд. 235, ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет» по адресу: 390005, г. Рязань, ул. Гагарина, 59/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет».

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 390005, г. Рязань, ул. Гагарина, 59/1, ученый совет РГРТУ.

Автореферат разослан «-2 С7» ноября 2013г.

Ученый секретарь

диссертационного совета /

д-р физ.-мат. наук, профессор

Чиркин М.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Исследования закономерностей различных физических механизмов формирования плотной плазмы представляются критически важными для создания экспериментальных установок получения плотной плазмы и для расширения методов экспериментальной физики.

Среди многообразия технических применений плазмы наиболее важные относятся к плазменным технологиям, поскольку с ионизованной плотной плазмой связываются разработка и реализация целого ряда перспективных проектов плазмохимии, в частности для переработки токсичных отходов. Перспективным также является использование плазмы для энергетики.

Достаточно эффективным источником плотной плазмы являются всевозможные разновидности ВЧ индукционного разряда (безэлектродные плазмотроны). Они превосходят по целому ряду характеристик наиболее распространенные, а именно дуговые. Главным из преимуществ является получение плазмы не загрязненной продуктами эрозии электродов. Кроме того, срок службы установок, использующих дуговой разряд, ограничен разрушением электродов.

Известные способы получения и удержания плазменных образований используют, как правило, постоянное или нарастающее магнитное поле в импульсном режиме или переменное электромагнитное поле в основном в ВЧ- и СВЧ-диапазонах. В то же время спадающее магнитное поле при импульсном воздействии на плазму пока не нашло применения, хотя такая возможность вполне реализуема.

Большой научный и прикладной интерес представляет получение долгоживущих плазменных образований в свободной атмосфере. Одним из простых способов получения плотной плазмы является электрический взрыв проводников. Основная трудность здесь связана с необходимостью формирования устойчивой структуры, способной существовать относительно длительное время. Получение плазменных образований в атмосфере, при достаточно большом времени жизни, позволит расширить область их применения, в частности использовать их в качестве источников видимого и ультрафиолетового излучения, а также в качестве

ионных источников, работающих в импульсном режиме для масс-спектрометрических приборов.

В процессе экспериментальных исследований по удержанию плазменных образований при атмосферном давлении выявляются проблемы, затрудняющие достижение требуемых параметров и препятствующие хорошей повторяемости результатов.

Технические решения, повышающие воспроизводимость результатов, позволят совершенствовать экспериментальные установки, что поможет использовать их для более широкого круга задач.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка установки для получения плазменных сгустков при электрическом взрыве металла в сильном быстроспадающем магнитном поле.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- разработка и экспериментальная реализация метода ввода энергии в плазму применительно к возможности развития импульсного индукционного разряда в создаваемой установке;

- получение аналитических зависимостей, позволяющих выработать технические требования к экспериментальной установке;

- исследование влияния параметров электровзрыва на время жизни плазменных сгустков, образующихся при электрическом взрыве проводников во внешнем импульсном магнитном поле;

- оценка магнитных сил и запасов прочности для различных конструкций индуктивных накопителей энергии в создаваемой установке.

Научная новизна

1. Разработана методика ввода энергии в плазму с учётом возможности развития импульсного индукционного разряда с плотной плазмой.

2. Определено влияние сильного быстроспадающего магнитного поля на время жизни автономных плазменных образований в открытой атмосфере.

3. Установлена закономерность, связывающая время жизни плазменных сгустков с геометрическим размером взрывающегося тороидального накопителя энергии.

5. Созданы газоразрядные стенды цилиндрической и тороидальной конфигурации для установки «ИНГИР-Мега-15».

Достоверность полученных результатов подтверждается соответствием экспериментальных результатов исследования результатам теоретических расчетов, а также использованием при создании теоретической модели ввода энергии в плазму с учетом развития импульсного индукционного разряда общепринятых физических и математических моделей

Реализация и внедрение результатов работы

Теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы использовались на кафедре «Общая и экспериментальная физика» РГРТУ при выполнении НИР по проведению исследований индукционного разряда при быстром спаде сильного магнитного поля в горячей плазме, а также внедрены в учебный процесс при изучении дисциплины «Физические основы электронных и ионных процессов».

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на 11 научно-технических конференциях: XXII, XXIV и XXVI международной конференции «Воздействие интенсивных потоков энергии на вещество». Эльбрус, 2007, 2009, 2011; 13lh International Conference on Condensed Mater Nuclear Science. Dagomys, city of Sochi, 2007; 7th , IIй1 International Workshop on Magneto-Plasma Aerodynamics in Aerospace Applications. Moscow, JIHT RAS, 2007, 2012; Atmosphere, Ionosphere, Safety. Kaliningrad, 2008, 2012; 17-й российской конференции по холодной трансмутации ядер химических элементов и шаровой молнии. Дагомыс, Сочи, 2010; 3-й и 5-й международной научно-практической конференции «Инновации в науке, производстве и образовании», Рязань, 2011,2013.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций, 14 работ в материалах международных и всероссийских научно-технических конференций.

заключается аналогия однотактных импульсных схем силовой электроники и импульсных систем ввода энергии в плазму индукционным методом.

В обратноходовой схеме силовой электроники (рис. 1) при замыкании ключа £ (фаза 1) напряжение с конденсатора С подаётся на первичную обмотку трансформатора Т, но, поскольку диод УЭ оказывается включенным в обратном направлении, энергия в нагрузку Z не предаётся, а накапливается в трансформаторе Т в форме магнитного поля, создаваемого первичным током /.

При размыкании ключа 5 (фаза 2) самоиндукция «переворачивает» полярность на выводах трансформатора, диод КО оказывается в открытом состоянии и запасённая в трансформаторе энергия магнитного поля передаётся вторичным током / в нагрузку Z.

С ¡±

17>

-и

фаза 1

Днщ Г*Г ЛГ* Е|ай1ИБЩГ I ток

фаза:

И'.. ,1

Плазма

ФАЗА 1

с\ проводит __3 ток

ФАЗА 2

Рис.1. Обратиоходовая схема силовой электроники

Рис.2 . Схема ввода энергии в плазму с использованием индукционного разряда

Обратноходовой схеме соответствует индукционный разряд (рис. 2).

Суть метода ввода энергии в плазму при быстром спаде сильного магнитного поля заключается в том, что в этом случае, как и в обратноходовой схеме, после замыкания ключа 8 (фаза 1) энергия не сразу вводится в плазму, а запасается внутри катушки IV в форме магнитного поля, создаваемого первичным током I. Энергия не вводится потому, что плазмообразующий газ С не ионизирован, ионизацию газа осуществляют непосредственно перед размыканием ключа 5. В этом случае при размыкании ключа 5 (фаза 2) магнитное поле внутри катушки IV быстро спадает и возникает сильное вихревое электрическое поле, в результате чего в ионизированном газе (7 формируется плазменный виток с током /. Этот виток, взаимодействуя с магнитным полем Дг, создаваемым током ./, стремится вытеснить плазму из центральной области разрядной камеры на перифершо, но процессу вытеснения плазмы противостоят силы внешнего

давления. На определённом этапе развития этого разряда может устанавливаться равновесное состояние, и плазма Р принимает вид трубки или тороидальной оболочки с полоидальным током (в зависимости от используемой геометрии плазмы).

Развитие индукционного разряда с формированием токовой трубки возможно только тогда, когда первоначальное магнитное поле обладает магнитным давлением, существенно превосходящим газокинетическое давление плазмообразующего газа. В принципиальном плане в этом случае возможно формирование долгоживущих плазмоидов.

Плазмоиды, или автономные плазменные сгустки (в которых существенны магнитные силы), - это равновесные магаитопщродшгамтеские (МГД) конфигурации, представляющие интерес для изучения экстремальных состояний материи при воздействии интенсивных потоков энергии на вещество и для исследования плазмы, в том числе для приборов плазменной электроники. Одним из методов получения плазмоидов является электрический взрыв свернутых в тор металлических спиралей, в этом случае используется метод накопления энергии в индуктивном контуре с током и передачи её в нагрузку при прерывании первичного тока. Спирали выполняют функции индуктивного накопителя энергии и одновременно прерывателя цепи первичного тока (в момент электровзрыва), а роль нагрузки выполняет плазменный виток в горячем газе, образовавшемся при взрыве спиралей.

В случае цилиндрической геометрии системы магнитное поле создаётся внутри индуктивного накопителя энергии (индуктора), выполненного в виде длинной цилиндрической катушки. Если через витки катушки пропускается импульс тока, то внутри разрядного объёма катушки создаётся магнитное поле с изменяющейся индукций!, в результате чего индуцируется вихревое электрическое поле. Разряд может развиться лишь при выполнении условий:

Вг^»2-ца-р, (1)

\дВШ>^-, (2)

г

где р - газокинетическое давление внешнего газа, Еа — напряженность электрического поля в контуре с радиусом г=а, при котором происходит электрический пробой газа. Для развития такого разряда в атмосфере

Рязанский государственный радиотехнический университет

На правах рукописи

04201453794

МАНОШКИН Алексей Борисович

РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ ПЛАЗМЕННЫХ СГУСТКОВ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ВЗРЫВЕ МЕТАЛЛА ВО ВНЕШНЕМ ИМПУЛЬСНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Специальность 01.04.01 - «Приборы и методы экспериментальной физики»

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

д. т. н., профессор ВЛАСОВ А. Н.

Рязань 2013

и

АННОТАЦИЯ

Диссертационная работа посвящена разработке установки для получения долгоживущих автономных плазменных образований в атмосфере при электрическом взрыве проводников во внешнем импульсном магнитном поле.

Разработан и реализован метод ввода энергии в плазму с учётом возможности импульсного индукционного разряда с плотной плазмой.

Определено влияние сильного быстроспадающего магнитного поля на время жизни автономных плазменных образований в открытой атмосфере.

Установлена зависимость времени жизни автономных плазменных образований в открытой атмосфере на основе электрического взрыва проводников от радиуса взрывающегося тороидального накопителя энергии.

Разработана методика проведения электровзрывных экспериментов, позволяющая оценивать влияние каждого из основных параметров электровзрыва на время жизни плазменных сгустков в атмосфере и вырабатывать требования к экспериментальным установкам.

Созданы газоразрядные стенды цилиндрической и тороидальной конфигурации для установки «ИНГИР-Мега-15».

Предложен способ крепления тороидального накопителя энергии, повышающий воспроизводимость результатов более чем в 2 раза.

На созданной экспериментальной установке впервые получены плазмоиды с временем жизни более 1 секунды.

Путем обработки снимков, полученных при фотографировании автономных плазменных образований, выявлена их внутренняя структура.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................................................6

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Плотная плазма и способы её получения..........................................................................15

1.2 Электрический взрыв проводников........................................................................................22

1.3. Индукционные разряды....................................................................................................................29

1.4 Постановка задачи диссертационной работы................................................................32

ГЛАВА 2. МЕТОД ВВОДА ЭНЕРГИИ В ПЛАЗМУ ПРИ БЫСТРОМ СПАДЕ СИЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

2.1 Ведение..............................................................................................................................................................33

2.2 Метод ввода энергии в плазму......................................................................................................35

2.3 Теоретическая модель индукционного разряда при быстром спаде сильного магнитного поля............................................................

2.3.1 Цилиндрическая геометрия системы................................................................................40

2.3.2 Тороидальной геометрия системы........................................................................................48

2.4 Ожидаемое время жизни токового кольца без подпитки извне....................52

2.5 Плазмоид в свободной атмосфере..........................................................................................55

2.6 Пороги рождения и уверенного наблюдения плазмоидов..............................56

2.7 Магнитные силы, действующие в индуктивных накопителях энергии 57

2.7.1 Индуктивный накопитель с цилиндрической формой....................................58

2.7.2 Индуктивный накопитель с тороидальной формой..........................................59

2.7.3 Электрически взрывающийся тороидальный накопитель энергии... 60

2.8 Расчёт параметров индуктивных накопителей энергии................................61

2.8.1 Выбор сечения провода для цилиндрического накопителя энергии....................................................................................

2.8.2 Расчёт прижимающей силы токопроводящего витка тороидального

накопителя............................................................

2.8.3 Расчёт размеров электрически взрывающегося тороидального

64

накопителя энергии.....................................................................

2.8.4 Расчёт необходимого тока и энергии конденсаторной батареи для

65

электрического взрыва................................................................

2.9 Выводы............................................................................... 69

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

3.1 Введение..........................................................................................................................................................70

3.2 Устройство и принцип работы установки........................................................................71

3.3 Основные расчётные соотношения для конструирования установки... 84

3.3.1 Объём газоразрядной камеры, встроенной в индуктивный

84

накопитель энергии.....................................................................

3.3.2 Максимальная индукция магнитного поля в камере............................................85

3.3.3 Количество ампер-витков катушки индуктивного накопителя

88

энергии.....................................................................................

3.3.4 Максимальная мощность в импульсе разрядного тока....................................88

3.3.5 Максимальное напряжение конденсаторной батареи........................................89

3.3.6 Максимальный ток в импульсе..............................................................................................90

3.3.7 Максимальная скорость нарастания тока......................................................................91

3.3.8 Длительность заднего фронта импульса тока............................................................92

3.4 Экспериментальные исследования..........................................................................................95

3.4.1 Взрыв линейной проволоки внутри цилиндрического накопителя

95

энергии....................................................................................

3.4.2 Электрически взрывающийся тороидальный накопитель энергии.... 100

3.4.3 Проведение исследований воздействий интенсивных потоков

энергии на вещество...................................................................

3.5 Выводы..............................................................................................................................................................110

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................................................................111

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК..............................................................................................114

ПРИЛОЖЕНИЯ....................................................................................................................................................123

ВВЕДЕНИЕ

Исследования закономерностей различных физических механизмов формирования плотной плазмы представляются критически важными для расширения методов экспериментальной физики и для создания экспериментальных установок получения плотной горячей плазмы.

Среди многообразия технических применений плазмы наиболее важные относятся к плазменным технологиям, так как с ионизованной плотной плазмой связывается разработка и реализация целого ряда перспективных проектов для целей плазмохимии, в частности для переработки токсичных отходов. Перспективным является использование плазмы и для энергетики.

Достаточно эффективным источником плотной плазмы являются всевозможные разновидности ВЧ индукционного разряда. Они превосходят по целому ряду характеристик наиболее распространенные, а именно, дуговые.

Известные способы получения и удержания автономных плазменных образований используют, как правило, постоянное или нарастающее магнитное поле в импульсном режиме, или переменное электромагнитное поле в основном в ВЧ и СВЧ-диапазонах. В то же время, спадающее магнитное поле при импульсном воздействии на плазму пока не использовалось, хотя такая возможность вполне реализуема.

Одним из простых способов получения плотной плазмы является электрический взрыв проводников. Основная трудность здесь связана с необходимостью формирования устойчивой структуры, способной существовать относительно длительное время. Получение плазменных образований в открытой атмосфере, при достаточно большом времени жизни, позволит расширить область их применения, в частности, использовать их в качестве источников видимого и ультрафиолетового излучения, а также в качестве ионных источников, работающих в импульсном режиме для масс-спектрометрических приборов.

В процессе экспериментальных исследований по удержанию плазменных образований при атмосферном давлении выявляются проблемы, затрудняющие достижение требуемых параметров и препятствующие хорошей повторяемости результатов.

Целью диссертационной работы является разработка установки для получения плазменных сгустков при электрическом взрыве металла в сильном быстроспадающем магнитном поле.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- разработка и экспериментальная реализация метода ввода энергии в плазму применительно к возможности развития импульсного индукционного разряда в создаваемой установке;

- получение аналитических зависимостей, позволяющих выработать технические требования к экспериментальной установке;

- исследование влияния параметров электровзрыва на время жизни плазменных сгустков, образующихся при электрическом взрыве проводников во внешнем импульсном магнитном поле;

- оценка магнитных сил и запасов прочности для различных конструкций индуктивных накопителей энергии в создаваемой установке.

Для решения поставленных задач в первой главе проведен обзор литературы по методам получения плазмы.

На основе литературных источников описаны принципы работы устройств получения плазмы. Особое внимание уделено вопросам, касающимся индукционных разрядов, а также электрическому взрыву металлических проводников. Проанализировано влияние различных характеристик металлов на параметры электровзрыва. Приведены способы формирования и удержания плазмоидов шарообразной структуры в электромагнитном и СВЧ поле и устройства для реализации этих способов.

По результатам проведенного обзора литературы сформулированы цели и задачи диссертационной работы.

Во второй главе предлагается метод ввода энергии в вещество с использованием индукционного разряда при быстром спаде сильного магнитного поля.

Физическая идея метода основана на аналогии схем формирования индукционных разрядов и схем однотактных импульсных преобразователей энергии в силовой электронике.

В однотактных схемах электрическая энергия на выход преобразователя передаётся в течение одной части цикла преобразования. Если энергия передаётся в тот момент, когда силовой ключ замкнут, то это - прямоходовая схема, если в момент, когда ключ разомкнут, то - обратноходовая схема. В импульсных индукционных разрядах энергия в плазму передаётся при изменении магнитного поля, что эквивалентно замыканию или размыканию силового ключа, обеспечивающего изменение первичного тока катушки, создающей магнитное поле.

В обратноходовой схеме силовой электроники при замыкании ключа (фаза 1) напряжение с конденсатора подаётся на первичную обмотку трансформатора, но, поскольку диод оказывается включенным в обратном направлении, энергия в нагрузку не предаётся, а накапливается в трансформаторе в форме магнитного поля, первичным током. При размыкании ключа (фаза 2) самоиндукция «переворачивает» полярность на выводах трансформатора, диод оказывается в открытом состоянии и запасённая в трансформаторе энергия магнитного поля передаётся вторичным током в нагрузку.

Обратноходовой схеме сопоставлен соответствующий индукционный разряд.

Суть метода ввода энергии в плазму при быстром спаде сильного магнитного поля заключается в том, что в этом случае, как и в обратноходовой схеме, после замыкания ключа (фаза 1) энергия не сразу вводится в плазму, а запасается внутри катушки в форме магнитного поля, создаваемого

первичным током. Энергия не вводится потому, что плазмообразующий газ не ионизирован, ионизацию газа осуществляют непосредственно перед размыканием ключа. В этом случае при размыкании ключа (фаза 2) магнитное поле внутри катушки быстро спадает и возникает сильное вихревое электрическое поле, в результате чего в ионизированном газе формируется плазменный виток с током. Этот виток, взаимодействуя с магнитным полем, стремится вытеснить плазму из центральной области разрядной камеры, но процессу вытеснения плазмы противостоят силы внешнего давления. На определённом этапе развития этого разряда может устанавливаться равновесное состояние, и плазма принимает вид трубки или тороидальной оболочки с полоидальным током (в зависимости от используемой геометрии плазмы).

Развитие индукционного разряда с формированием токовой трубки возможно только тогда, когда первоначальное магнитное поле обладает магнитным давлением, существенно превосходящим газокинетическое давление плазмообразующего газа. В принципиальном плане в этом случае возможно формирование долгоживущих плазмоидов.

Плазмоиды, или плазменные сгустки, в которых существенны магнитные силы, - это равновесные магнитогидродинамические (МГД) конфигурации. Одним из методов получения плазмоидов является электрический взрыв свёрнутых в тор металлических спиралей, в этом случае используется метод накопления энергии в индуктивном контуре с током и передачи её в нагрузку при прерывании первичного тока. Спирали выполняют функции индуктивного накопителя энергии и одновременно прерывателя цепи первичного тока (в момент электровзрыва), а роль нагрузки выполняет плазменный виток в горячем газе, образовавшемся при взрыве спиралей.

В случае цилиндрической геометрии системы магнитное поле создаётся внутри индуктивного накопителя энергии (индуктора), выполненного в виде длинной цилиндрической катушки. Если через витки катушки пропускается

импульс тока, то внутри разрядного объёма катушки создаётся магнитное поле с изменяющейся индукцией, в результате чего в контуре радиуса г индуцируется вихревое электрическое поле. Разряд может развиться лишь при

2 Е

выполнении условий: В1тп»2ц0р |Э5/Зг|>—где р - газокинетическое

9 ^

давление внешнего газа, Еа - напряженность электрического поля в контуре с

радиусом г-а, при котором происходит электрический пробой газа. Для развития такого разряда в атмосфере амплитуда импульса магнитного поля

должна составлять втт > 2,5 Тл, а скорость спада \дВ/д(\ > 410 .

На основе уравнений Максвелла получено соотношение, которое задаёт параметры импульса первичного тока, обеспечивающие возможность возникновения индукционного разряда с током J(t).

В системе с тороидальной геометрией плазмы плазменный виток в виде кольца с полоидальным поверхностным током создает тороидальное магнитное поле, которое имеет малый радиус а и большой радиус Я. Плазменный виток расположен внутри вихревого газового кольца, обеспечивающего устойчивость системы. Устойчивость такой системы имеет три составляющих:

— существование равновесного состояния кольца,

— устойчивость кольца по отношению к изменению формы,

— устойчивость кольца к изменению размеров в состоянии равновесия при неизменной форме.

Показано, что равновесное состояние кольца существует, когда

¡2р

равновесный ток равен J0 = 2пЯ- \— . Отсутствие полоидального магнитного

поля обеспечивает устойчивость кольца по отношению к изменению формы при любых длинах волн возмущения в кольце. Условия устойчивости равновесия кольца при неизменности его формы реализуется, если а</?/3 и

среднеквадратичная скорость движения слоев газа в вихревом кольце больше

В процессе предварительных экспериментальных исследований воспроизводимость результатов поначалу была относительно низкой. Одной из причин этого являлось, отсутствие чёткого понимания роли магнитных сил в индуктивных накопителях, и этот пробел в значительной степени исправлен в данной главе. Для решения данной задачи было получено выражение, определяющее величину силы, затягивающую токопроводящий виток к центру тора: В используемой установке эта сила составляет сотни ньютон, в зависимости от радиуса тороидального накопителя. Исходя из этого, предложен способ крепления тороидального накопителя энергии, повышающий воспроизводимость результатов более чем в 2 раза. Этот способ указывает на необходимость установки силовых опорных элементов для предотвращения сдвига витков к центру тора.

В рамках исследования получены следующие новые результаты:

1) разработана методика ввода энергии в плазму с учётом возможности развития импульсного индукционного разряда с плотной плазмой,

2) выработаны требования к экспериментальным установкам, реализующим такой разряд,

3) предложен способ крепления тороидального накопителя энергии, повышающий воспроизводимость результатов более чем в 2 раза.

4) установлена зависимость времени жизни автономных плазменных образований в открытой атмосфере на основе электрического взрыва проводников от радиуса взрывающегося тороидального накопителя энергии, от мощности и амплитуды первичного тока.

Полученные результаты позволили сформулировать следующие научные положения.

1. Установка силовых опорных элементов для предотвращения сдвига

токопроводящих витков тороидального накопителя энергии повышает

/

воспроизводимость результатов экспериментов по пол