Взаимодействие электронной циклотронной и нижнегибридной волн с плазмой тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

РГ6 ÜÜ

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ АКАДЕМИИ НАУК ГРУЗИИ

-1 MAR 1993'

На права* рукописи

' НАНОБАШВИЛИ СУЛХАН ИРАКЛИЕВИЧ

ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ЦИКЛОТРОННОЙ И НИЖНВГИБРИДНОЯ ВОЛН С ПЛАЗМОЙ

01.02.08 - Физика и химия плаямы

Автореферат диссертации на соис*ани« ученой степени доктора физико-математических наук

Тбилиси - 1993

Работа выполнена в Институте физики Академии наук Грузии

Официальные оппоненты: 1.ломинадзе Джумбер Георгиевич -

доктор физико-математических наук, профессор, академик АН Грузии.

2.Рухадзе днри Амвросиевич -доктор физико-математических наук, профессор, академик РАЕН.

3.санадзе Тенгиз Иванович -

доктор физико-математических наук, профессор, член-корреспондент АН Грузии.

.защита диссертации состоится " 3 * '1993 г.

9 '/3 часов в Институте физики АН Грузии на заседаний каучно-аттестациокного совета ГМ 01.02 С #1-3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института ллзики АН Грузии по адресу:

380077, Тбилиси, ул. Тамарашвили б.

Автореферат разослан " " С^Ы'Л{[У-Ли; 1993 г.

020А!"! ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

* Актуальность теми. Одним из- основных направления исследова-

ния плазии как сЬизнческоГ! скстеш всегда било и остается исследование взаимодействия электромагнитных волн с иагнитоактивной пла-5ноЗ. Этот интерес вначале воэнна а связи с ионосферными и астрофизическими исследоааиияйй, а а последнее вреая существенно возрос в первую очоредь э связи с решением задачи создания и удержа-пня внсокотемпературкоЯ ялаэмц о термоядерны* установках.

Как известно, дзп формирования нагрева а удержания плазмы в иагнитниз ловушкая разлнчноз конфигурации удобно использовать два диапазона частот: высокочастотный - которая простирается'от электронной циклотронной до верхпоЯ гибридной Частота, м низкочастотная - от ионной циклотронной до вваей гибридной частота, в термоядерных установках при тиничаах нагимтных полях високочастотная область попадает в СВЧ диапазон волн, а низкочастотная - в диапазон ВЧ поли.

Привлеяателность СОЧ и ВЧ катодов обусловлена прежде всего бэсконтактностьгэ и тем, что эффективность нагрева не уменьшается при увеличении температуры плазии, поскольку при этом используются бесстолкновителыше иепаниэии передачи энергии от волны 5 частицам.

Разработка СПЧ методов формирования и нагрева плазмы ведётся давно и а этом направлен'«! опубликовано больное количество теоретических а эггегтерииентальних раСмзт. Этот петом успешно применялся для нагрева плазыи как в открытых, так и в тороидальных магнитных ловушках. Но, несмотря на это, физическая картина взаимодействия' СВЧ волн с мапштоактнзноЛ ллазмоП исследована далеко не полностью. . ^

Особенно тщательного изучения в СВЧ диапазоне требуе. условно перехода от линейного в нелинейному механизму поглощения волн, определение роли релятивистских эффектов при поглощении волн в реккиз ЗЦР. Неполностью выяснено и влияние СВЧ нагрева плазмы на ее турбулентные характеристики и на удержание плазма в ловушке.

Как известно, несмотря на то, что в гипотетическом термоядерном реактора энергетическое время жизни частиц преьшпает время столкноБителышго обмена энергией иекду электронами и ионами и поэтому изсувественно, в какую компоненту плазмц вкладывать энер-

riii, - • г. л'.'гбя»««

мы осуздсткнть одкоорак«.! nr.?. ssrp.sb элс:.г•>r.»n>uii и к.сииэ»: utir.T.. Ндяеаэ, cyueci'sjrcv ¿'a г.ирсдачи ui^-

ргиц ь плоэне. uc СВЧ &оян mis sons сютглм coGcTi.e-imuti г«.яяа>.. ко-тор<;а п-.ггоийли би однопргирнчо с электронной к ионную г.сыпоибнг; плазмы. тем болаи, чго ввод С2Ч модности в ыагнитнае довуши но • мрелстводйет практически ::;:t:at:cft трудности, этог вопрос открит, у яри яалолнгс.чьиой рйииш. ато ик-зла б а бодьиэо зиачош-.о для »..-грерл плазма s териЗлДвршх у станов сак сняло бы, креме того, Са-льп;,а техпнчосат: и технологические трудности, которые приколите.; првслсАзвать пр>! г года ич вели в пльзму для нагриил hohui..

ССЧ методи получили широкое приыаненке li при ¡¡,-apiirtpcbi-iii.i; плазмы о кагшпншг лазуш:ах различной конфигурации. При »тог:, ей;: правиле, форинровгниа плозми осуиестгдйотсй г- р^хгша ЕШ' jj само;; ке ловушке, что «г ьсегяа удобно, это оссС&пиз врезьллатся «¡.¡. изучения тонких ¡?изичрсих процессов ьхайк: :.:.йгти»л ».v. тяи>: ¡»олн, пу'гжп ¡"с;:1.: и излучен,ш о ¿гкой" .'¡лазьо/, t лоьу-ijkg. Э'П! ;и'?!й:с:, ¡--ту-- С.:;ь cti'inn ькгу .-,• ¡'....:..-.¡i.m «е«:*.—

лстние я&лччия "гврвчиЯ" области иоглли '»U» СЬЧ boiii;, что пилясчс,; доточил кои силышх вознуцашй при cj.tр:;нропаи»и н подле-ржа шш шшь-уы в ловуи.-.у. С эюн точки зрения необходимо детальное исследование вознемеет** ыжекиш» ллазки в ловушку .из. независимого источника, зсаг. находился Си Едали от ловушеи н в которой-плазма Д>ор-мирс:.;.«ась бк бесконтактным СВЧ методом.

Что косее¡ся Б1! иатодоо нагрева плазьш вблизи нижней гибрид-, ной (ИГ) частоти, то и в этом направлении исследования начаты сравнительно давно, и опубликовано большое количество работ.

Б последней время КГ волпи (а совсем недавно н ЭЦР методы) успешно начали принанять для генерации тороидального тока .или. ¡¡наче говоря иг тока увлечения d ток^ыайе. это открывает шроцнэ йоэмохности создания стационарного токаыака-реактора. ДеЛствитель-ио, этот метод дает'-возможность или полностью отказаться от индуктора в токакаке,. или хотя би при его перемагничнеании осуществите поддержание тороидального тока в токамаке и тем сапны практически стационарный реким работы. <

поскольку при ЯГ токе увлечения для передачи энергии от волы, к электронам используется механизм Ландау, то приходится напраь-х-аию воэбувдать в плазме замедленные НГ волнн. С этоП целью в по

ела,*.!**»' в;«!;*! усг-^па пггт'.^г'етея зая'мдоеззд системы (аитвшш) типа гриял, еястояпго из ряла с^ззнровм:'!« голнооопов. эта даво-ямю елогзи/э сйстоку я мк упрсадннс я усовершенствование, очевидна, «".сет бояыша илтергзс, осэагпно с точки, зрения их применения па торкаялврциз рдавтора::.

Мадавио для КГ иагргэа плазма был предложен и использован грлла иезай, значятемно улрсг^япэа конструкции - миогосвязный гр:!Л1 (гг»1^1}гт;тгЫег» --<г5Л1). ©певали». представляет большоп интерес всесторааясэ изучение возможности приявноиия этого грилла и для генерация ИГ тока увлечения а токакаке п путеЯ его оптиынэа-г.ш1.

Крона того, йосчотря*па рвя тодаяя ззепоркявнталькых иссле-гооаииа п этоЛ асараал&яип. яа данной этап*'далеко »га полиосты» яева физическая гзртина вэмаюдвАстзяя з&кг.'усгпгя ИГ ^олн с пла-зкоЯ, алняипя ИГ тока увлачвнпл па процоссы переноса частиц и на рроня вя жнзии. а тввг» па турЗулеитнке характеристики плазми в токамаке и т.д.

Г!'Э!П!0 круг Евшопервчлслешшх проблей методов евч и вч фор-г:ррова?гтя,- кзгрэза и у.чдрзвипз плазин определили тому наших ис-;

сводов?п.:«!; прэдстлпяоннцх о диссертации.

" СсназноВ цель» диссертационной работа является:

1. Экспериментальное исследование в возноето широком диала-золе у слоена области элективного поглощения С!)'! воли вблизи эле-этрош'ой пизлотсонпоП частот» .1 оО гариошке. определенна эффективности пагясааявя СВЧ воя» я характеристик пдазны и выяснение ме-каниэкои поглосен'яя по ли з атих областях.

исследование релятнаисуских эффектов при поглощении евч волн в рэетма ЭЦР и их сравнений с выводами теории.

2. Экспериментальное исследование взаимодействия аыплитудно-модулироваши;:: СВЧ поли з широкой диапазоне изменения магнитного поля,•подводимой к.плазео СОЧ моциостл и параметров модуляции.

3.. Создание и исследование-характеристик независимого СВЧ источника плазми. Определение возможности инжекции плазгга из этого- источника з открытую магнитную'лопушку в широком диапазоне из-ггононя «алрплгйнлостг: и конфигурации магнитного поля и расстояния негду ".сгопияхом и лоэуечоЯ. Исследование характеристик плазма.

накопленной и ловус;;а, процессов серсиова и анади» б&канса зиря-йЗшшя частиц к энергии.

е.

• 4. иссдадосаике ларактврйгтш г.орифор;:Я«ой пдазии, процессе!, переноса и еа.иагрзва КГ волнаии, возбугдаецуыа дпподькой античной на тояамаке ТМ-1-Ш.

5. Экспериментальной иссдгдоганнз йозиоякости гсиерациг. то-ровдалького тока и» тскакако сдзгсп с всаое&в аяае&яотш иг ¡>о."и, г/эзбулшеыих шшгоаиязшдм грил;юы, вря тиснснни в иярокоа дш;ва--;ОНе ПОДВОДИМОЙ К пдаэыз СЧ иощзостн, СО длитодьиости, СИО*Т1>.-. -1<олн иозбукдаеацг. гралдол к карамтрос разряд«..

Систекатинаскоо изучение характерней« КГ тоге уод^чс?»:«;; :: свойств плазны в рахкосЗранин гагикаа разряда.

С. Исслздоиаиио возкогшости <эрыпров&к^ сдагка к дальиейеэ-го «о поддеряавик с шжоздв »а-иеляеиаих кг гсзв сп .сли-

тое.

?. изучение ьллыс." КГ тока уьдз«»21.:.» ьлактросгетвчвсьис. а ксгнитнио г,ь гг.; с;¿У- ¿'¿-Р-'заея »«'.^"¿алса частиц плаггл ка т.окаыапз С.01ЭГ;. ■

Научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

I. обнаружено паси;!ре1ше обласчи эффективного поглощения волн в сторону »•.&гнктних колей, больших электронного циклотронного. Установлено. что при наяинейниа эффекты сопровождают- _ ся поглощением волн при магнитны!; полях как больших, так и меньших циклотронного.

Экспериментально подтверждены основные пологения теории, что с режиме ЭЦР набор энергии электронами ограничен релятиоисясшш эффектом.

Предложен метод одновременного подвода эенерпш электронной и ионной компонентам плазмы с помощью модулированных свч волн. Обнаружено эффективное возбуждение собственных низкочастотных колебания плазии при резонансе частоты модуляции с соответствующими ионш'ми колебаниями плазик. " ,

Вашепертчисленние результаты кроме расширения современник . представлений о физических процессах при поглощении волн в обла- . ели ЭЦР, могут 1шеть такяе определенное значение при отработке

С5!! я сэтэ-эа Загреба я^аь-йл в гагяпткт ловуижа). различной аокфкгургкяа. ссоФшзо саедуэт ответить ¡использование модули'ро-запииз С34 коягБаш'.З, аоторнэ позволят осукествить одновременная кзгреэ элэкгрснпоЯ в оспиай 5С?ягонепт плазгш, что весьма важно с точви 5рО!!Л 'УТС,

2. Создан а исследован вяэагнспивЯ СВЧ источник "спокойной" вдазвд. этот ксточша иот.ат паСта шзрагоэ пркгзвнвние гак в разнообразная Сазическия эгепегггтотпш. т»з п в техиияв. в частности, а ядозко?щчйн, а разработке нопет катодов панесекия тонких пле-иоя, а технолога! создания висояотеипературних керамических свер-ипроводясяз н&теряакаэ, в явантозоЛ электронике для создания среда в гаэознз лаззрах » т.д.

Показано, что параизтгм плазму, нгзоплэпной а открытой маг-патцсЯ яэруииэ псдэдстэиц еэ. етаз^хгл хз ¡»з&вясямого евч источника еогио регулировать о к'рокг'т врэдчдзк, она практически свободна от ходебання и уход частиц из ловуики определяется сугубо ымссическшш процессами. Такая "мишенная".плазма-удобныл объект для исследования еярокого круга вопро'соп, связанных с взаимодействием эгектропагяатних волн с напштоаативпо! плазмой, для отра-Соткз С3'1 в ПЧ катодов нагрева а т.д.

3. Пэлучспа систоматическгсэ экспериментальные данные о свойствам г.орцфорлЗпоЯ плазмы тскапаяа. Установлено, что на периферия присутствует лдвольно плотная плазма л в этой области диффу-

. зил частиц носат турбулентная характер.

Предлагай и оярсСоззн з равней стадии развитая разряда иетуд пэпогрэдстзяиас^о опродедшгкя врэиенн хизни частиц в токамаке путем :|зг;зрс:шя ере^епшго сдспгз нэлсду максимумами концентрации плаз;.;:! а центральной сйяастр н в тени дгафрагми. это! метод с успехов могло применить а в стационарной ■фазе разряда, если создать каким-нибудь способом аозиуйояяе плотности в центральной области плазмы.

Сбнаругеп нагр-зв понов на периферии плазмы в токамаке распа-дяшч! золнааи при рзодо ВЧ зокностн с помощью дипольной антенны. Этот эффект имеет значение не только с точки зреня изучения физически« процессов при зэгикодеПствми воли с плазмой, но и при ис-следова.!!:»!! взанкодеЛстзия плаэиц со стенкой при регулируемой температура ионов.

4. Продеколстрмрся.чиа эсМ>эктнзнзя генерация НГ тока увяаче-

Hurí не токмп! :!S! п HOMI-*.'! :".!с-.гос-:;-r.ors Vi.,у í'Ichiw npcO-.u'ií т;-х:- л: плазкх ч «пг"'::"- г.арг.горо-? пло«

îl'OCl !••, КГ, íopofl bfcíujíuct У5Л»Ч0»1«Й ТСКЙ. Í'C"";."':--^t -

ио также ирахтьчзсхоо отсутствие ^.агасилегтя ¡'.жпги^ат;! кг т:. -

увлечения от chskïp? ест", ньлу>г-о::ик ыюгосззлш::: Пс'4-isa.iu воэмятогп Фгитрздкш*«! о мк&овмэ «г если ргзряд: я tw-pscT0i.tttc¡; тм1-оллипьиог: пягштт волг, токекака с »-эпико -üi- ц х. .его по;,й.:а::5;;;.л, le" зте таракас со::то*.костк щ'икаюШш ш;огосс;гэиого гридда длл формирования 1;лаз::а :i нг тока увксчсияя a твркводерник установках. В.. ."'irajiLüo ьссльдовтш турбелситкие •.•.арактерисигл: îbvsK:. к ti.; в чисток Oí!, тек и в коиби1шро«ацко!1 о:н7д:со [':и:с,-за;;;-., что г. кокЗанл?озо«!«ом рохамэ ь п-.тчгл /;.;ûtrrriî HiCï: •¡(.льне, подапллчтея еаа зяактростатйчес^1;о, таг а гйгеаггда '/"i''-' тулцш: плазм;:, л такг-.- ¡voíso уменмчяслс.'' f;r'¿a¡: rjFüíi"-pi;r. Kjc---' того. \ с i г. s .-с .i'o . что г H Г v:,;:^ yuj:'!' 'i-.-читоя^ка увс.'гсчгя^что :vi2i;;: чг.i-с чк" 4;i¿r.; ^К".

f,;bl¡atm :>> ti-Cíaí'í.üUí.í..

По теме ^чссёргац::;: выполнено и опубликовано 37 паучник рабе. , список KoTopii;: пр«2<гд2н в какие автореферата.. ,

чатс-;>ндл;;, ссдархапиеся в диссертациоивоЙ рабою докладывались i¡a Международной конференция по физике плаэиц и УТС (Ница -Ibas) , Европейских конференциях по управляемому синтезу и физика' плазма ( лоэаика-1975, 5удапещт-2905,-Шсбрук-1932), Мегдународниу конференциях по физике плазны (Нагоя-1980, Гйтеборг-1932, нью-До-ли~13С9), международных конференциях по явлениям в нонизиросаиних газах (эпндховен-Х975, Будапешт-isas),.Международной кон4«реиции по исследованиям на малых токамахах (нагоя-1986), EaponeíScxiis школок tío физике плазмы и УТС (Тбилиси-1976,19901, всесоюзных конференциях по физике низкотемпературной плазмы (Киев-1975, ЛенинГрад- 1ЭЕз, Минск-1091), Всесоюзной конференции по физике газоэогз разряда (Кнев-19^6), Всесоюзной коьференции по генераторам низко-тиынературноп плазмы (Новосибирск-1989), Всесоюзном совещании по Г,Ч lürpeay ( КИев-1990) , Всесоюзной совещании по БЧ разряду в вол-¡«.овц» полях' ( Куйбишев- 1989) , Межотрослевоы рабочем совещании но

е

пристсцочшй плазвв а ВЧ антенная (Сухуки-1935), Всесоюзных конференциях по фпзняе плазны и утс (Звенигород -1983,1984,1936, 1998). ка семинара» ифан грузни, фтиран. иофран, ипфран, сфти ан Грузии, Института физики плазмы ЧС ан, Института электронной физики - Берлин, института физики плазмы - Милан, Института ионизации газа - Пало*«, Университета Неаполя, Центра энергетических исследования - Фрасптти.

Структура и объем диссертации.

Диссератация состоит из введения, семи глав и заключения, содержит 254 страниц текста а 99 рисунков. Список цитированной - литературы вклочает 366 наименований. Полный объем диссертации 331 страниц.

. С0ДЕР1АНИЕ ДИССЕРТАЦИИ. «

Введение содержит ^остановку и общее обсуждение вопросов, рассмотрении* в диссертации, а также краткий обзор работ, относящихся * исследование взаимодействия волн с плазмой в областях электронной циклотронной и нижней гибридной частот. Здесь же обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются основные цели работы, даётся ее обоая характеристика, краткое содержание и основные выводы.

Оригинальный материал диссертационной работы разбит иа семи глав, первые три из который посвящены изложению результатов, касающихся поглоюения волн в области электронной циклотронной частоты на линейных установках, а последующие - поглощения волн в области нихией гибридной частоты на тороидальных установках.

Первая глава посвящена описание линейных экспериментальных установок СВЧ-1 и СВЧ-2 и использовавшихся методов исследования плазмы.

Эксперименты по'исследованию области эффективного поглощения СВЧ вол« плазмой, механизмов поглощения в этой области, релятивистских эффектов при поглощении волн в режиме ЭЦР, а также взаимодействия кодулировашшх СВЧ волн с плазмой проводились на стационарной установке СВЧ-1.

На этой установке нами исследовалась стационарная плазма.

создагайлая в киарцеаог. to;;i¿r-,¿i;o:;o;: С-.д.'.с^ч:: дис^отроц st? oí; и длиной около 1 ы, во^адСиких 8 сд&фодков и&гквтиз* поле соленоида длиной 75 си (Й «1400 Э). пдазла. формировалась с помощь» стационарной CD4 мощности (2400 КГЦ, 130.ст) в-реЕяке 3lif>. Е иекоторих экспврииэитас нспсльзоэались аиплитудно ыодуднрованниз свн колебания. Модуляция осупо'ствдалась*с шзцацы» специального модулятора, который .позволял пя&зсо занять е&с частоту иодумаиц от du Гц до le «гц, таи к гнубииу подудят?« от О яо _ 707,. Падгс;; свч энзрпш к плазиа осуиествлялся с помощью широкополосного [,ол-ноивдпсго пзтодз, vaúoHitm газами б um аргон а гелий; кссяздоаа-»ия проводились герц дзвлониск 1,5- 10 s* 7• ю"а Topp. rJ¿pa:4aTi»¡i плозми были обнчииыи для лабораторной плазки: коншнтраад« 10е» ♦1С13 см"3, тегшаратурл электронов о ородзааи u¿cseabsüs »«огтро-нвольт, а степень цоикзацкн составляла кроцсит^а.

Что хасазтся стационарной устаивал: Clv¿-L. то ¡j» нроьо-дилясь эвсяоривегги ил ¡ггучвшш воввохцзгт.': вшшециа плазма в ог-кгытуг. ян лз-тму." 5:» отдэдьиого тзг'г-хгккзго СЙЧ есточикса,

а которой i:.-.«:-.:. i^pb.-.^/is'sc;. в pers;^». в екдьиэи иэедквродког: нашитом поле, иссясдо&ал'псь характеристики плазкк с самом источнике и возможности регулрроа&анв tiapat:?i-poo в ловуше, а.тапка . свойства плаэьи, ¡.'¿¡."сплс^кэГ. г илпшгаоП ловушке.

•■'¿тгнегкь сеч-2 состоит из двук оскалних частой: собственно ii42<~w.3HMoi'o СИЧ источника плазма к открытой иагиитиой' ловушки. В cüi источнике формирование плазии осушестслялось в режиме эцр и кварцевой биллоне дяакотрсы 2,6 см и длииов 10 см, помешанной а неоднородное магнитное пола, создаваемое короткой секцией. Подвод стационарной СВЧ энергии (2400 МГЦ, ISO Вт) к разрядноЯ камере осуцествлялся стандартным прямоугольным волноводом, разрядила камера источника плазми через диагностическую седана из иеркаьеа-щел стали, которая выполняет eiaö и роль запредельного волновода, соосно подсоединяется к исследуемому объйму. D завйсимостн от по-етиалгннон задачи в качестве исследуемого объема "'использовались стеклянные баллони разного диаметра (6 и 4 см) и разноП дли1:ы (С5 ч lis см). оснащенные различными средствами диагностики. Рабочими Гпзимн служили аргон, гелий и неон при давлении lo"s<io"z торр. Исслодуаьшй обгй« размещался на оси соленоида, с помощью которого создавалось либо однородное магнитное поле,'либо поле пробочиой_ ::ак>1Гу[)ации. Эксперименты проводились при пробочной OTüotsHiüi, '.

рткса i,?. Прэ этся явестсяквэ ттлу яробмви равняюсь 60 см: Гдвсянзльгтэ зкачакаа г.ояя aas э пробках, так и з однородном случае, достигало 0000 Э. расстояние кенду СБЧ источником плазмы и солопоялз! пзяваллось а (каровая предала» (<=зо+эо см).

Подвод СОЧ доеиостн "к разрядный баллонам на обоих установках осуществлялся с помощью стандартной волноводной схемы, обеспечи-ваюнеа азнэрвкяэ пояатавй, отразйзаноП и проходящей через плазму СОЧ коааэсти. •

в ■

На уЪтаповгэ СЕЧ-S для определения параметров н изучения свойств плаэяы использовались различим диагностические средства, для опрэдвлегтя Еошнэнтрацяи стационарной плазмы использовался а-кц китарфзроватр с язвкацаэЗ частоты. дзотшн электрическим зондом определялись концонтрзцяя п теапаратура плазни на с.си разряда в центральной области ловутап. ялаиагиптиой ипт.утаса - плотность поперечной энергии плазг.ы. Полупроводниковыми датчиками -' область существования Плазиа, а передвижным датчиком - длина разряда. емкостными датчикани опрздалялся спектр собственных низкочастотных колебаний плазы», элэприческими зондами, введенными в вол'шводцце элемента СВЧ тракта измерялись хак падающая, отраженная » проходящая черээ плазиу модности, так и спектры волн как в высокочастотной, таи и в низкочастотной областях (после детекти--ровапня).

Что касается установки СВЧ-2, то для определения параметров плазни иа вццоде СВЧ источника в диагностической секции с помоиьт г.ерадвжисго двойного элзхтряческого зонда находились концентра пня и теипоратура плаэг:и и :js распределение вдоль радиуса, полу-яроэодняхооца датчиком света, разыевйшши а этап се секции, опре-дздядась область суыетвования плазмы в СВЧ источнике, а также от-носитвльноа изменение концентрации плазма в различных реяимах разряда. Параметры и свойства плазмы, накопление/! в ловушке путём ей инкекции из СВЧ источника измерялись в основном двойными электрическими зондами разкепйцними на оси в различных сечениях вдоль баллона, а tokss на различной радиусе баллона в центральной области ловушки. Некоторыэ сведения_ об эффективности заполнения магнитной ловуижи были получены с помощью передвижного вдоль баллона полупроводникового датчика света. Кроме того, для определения энергии электронов в продольном пучке, формируемом в СВЧ источнике плазки, использовался многосеточний анализатор, размешенный на

торце исследуемого объема.

Во второй главе излагаются результата исследовани*< взанаоде-йствия свч волн с плазиой в области электронной циклотронной частоты. эти эксперименты проводились на установке СВЧ-1.

Первые три параграфа в »той главе посвящены определению области поглощения, эффективности и механизмам поглощения волн в пределах этой области. & исследовавшейся диапазоне условий при .помощи стационарного источника СВЧ мощности <8400 МГц, 150 Вт) удавалось получить разряд лишь в том случае, когда в области взаимодействия свч поля с плазмой нагнктное поле было равно циклотронному (860 Э), т.е. выполнялось условие электронного циклотронного резонанса. После возникновения разряда плазма существует при изменении магнитного поля в ограничении* пределах1, эти предел!: зависят от концентрации заряхёшшх частиц. Очевидно, что область существования разряда совпадает с областью аффективного поглоыа-ння свч энергии плазмой, поскольку плазма <$орццруется поя действием этой зга энергии. Эксперименты показали, что с вш'роаиЕ пределах изменения пареаетроз эффеитггиюст.ь »soraoconuB СЕЧ соли плазмой весьма велика и составляет 70-907. о'г подводимой мощности. Следует отметить, что эффективность поглопэваа практически не уменьшается при увеличении концентрации в' широких пределах: в наших гксперикентак максимальная концентрация больше чем на порядок прея .«сходила критнтескус. 1 .

а результат анализа эксперименталных данных установлено, что граница эффективного поглоа!ения свч воли плазмой однозначно . определяются концентрацией заряжённых частиц. При низких концентрациях (существенно меньших критической) эффективное поглощение волн имеет место лишь при магнитных полях, соответствующих ЭЦР. С повышением концентрации плазмы область поглощения расширяется

ili-r *

не только в сторону меньших, но и в сторону больших магнитных полей. граница поглощения иолн в сторону магнитных полей, меньших цикпотроииого, хорошо согласуется с границей, определенной из теории линейной трансформации волн в неоднородной плазме для верхней полосы трансформации, и снизу она ограничена максимальным значением верх.ней гибридной частоты. Что касается расширения области поглсцения в сторону магнитных полей, больших циклотронного, то, как следует из теории линейной трансформации, верхняя граница определяется циклотронной частотой, и между верхней и средней по-

лосами трансформации волн имеется зазор, где линейное поглощение волн отсутствует. В. наших экспериментах наблюдалось плавное расширение 'поглощения волн и в сторону больших магнитных полей, сто-лкноВительное поглощение в этой области исключено, поскольку эксперименты проводились при низких давлениях, когда V «ы . Установлено, что поглощение волн в этой области определяется нелинейными процессами. Кроме того, показано, что и при магнитных полях, у^ньших циклотронного, поглощение волн сопровождается существенно нелинейными эффектами. Необходимо отметить, что нелинейные эффекты наблюдаются при гПри повышении подводяаей мощности в плазме возбуждаются ионно-циклотронные и нонно-звуковые колебания и их высшие- гармоники.

Нам не удалось определить порог рс>?буаденнч низкочастотных колебаний плазмы, поскольку с понижением подводимой евч мощности разряд прекращает существование до достижения этого порога, это обстоятельство указывает на необходимость создания установки, в которой плазма в магнитной ловушке будет создана или инжектирована из независимого источника плазмы.

Следует обратить внимание на особенности поглощения волн плазмой вблизи гармоник*электронной циклотронной частоты. Эксперименты показали увеличение эффективности поглощения и ряд дру-' гих интересных явлений вблизи гармоник, наблюдавшихся вплоть до самых высоких гармоник, которые можно было фиксировать (до N=20).

Все вышеперечисленные явления при поглощении волн подробно анализируются и сравниваются как с выводами теории, так и с результатами других работ.

Далее экспериментально исследовалось влияние релятивистских эффектов на набор энергии электронами в СВЧ поле в режиме ЭЦР. Оказалось, что в соответствии с теориеи набор энергии электронами ограничен сверху ралятивистскими эффектами, что выражаетет в нарушении фазовых соотношений при наборе энергии, кроме того, ана-тиз уравнения баланса заряженных частиц показал, что в наших условиях время жизни частиц плазмы определяется уходом ионов вдоль магнитного поля.

В последнем параграфе этой главы приведены результаты экспериментов по взаимодействию модулированных евч волн с плазмой, оказалось, что собственные низкочастотные колебания плазмы эффективно возбуждаются при резонансе час'тоты модуляции с соогветству-

ющими ионными колебаниями плазмы. Экспериментально установлено, что таким способом моасно осуществить одной ременный подвод энергия к электронной и ионной компонентам плазмы, что весьма важно с точки зреня Утс.

Третья глава посвящена описанию независимого стационарного СВЧ источника плазмы, заполнения открытой магнитной ловушки плазмой из этого источника и исследования свойств плазмы, накопленной в ловушке. Эти эксперименты проводились на установке СВЧ-2.

Формирование плазмы в независимом СЗЧ источнике плазмы осуществляется в режиме ЭЦР и из него в градиентных электрическом и магнитном полях плазма через диагностическую секцию инжектируется в открытую магнитную ловушку. Параметры инжектируемой плазмы можно менять в широких пределах путем изменения давления нейтрального газа, подводимой СВЧ мощности и отчасти магнитного поля в самом источнике плазмы, оказалось, что концентрацию плазмы можно менять в пределах ю9+1012 см"3, при этом температура электронов п-аэмы находится в предела* нескольких электроннольг.'эти изменения концентрации вполне контролируемы и хорошо воспроизводимы. Что касается распределения концентрации ito радиусу, как показали измерения при низких давлениях (р<10~3 Topp) и сравнительно небольших СВЧ мощностях (р <50 вт), оно давольно сильно пикировано к

' о

центру, тогда как при высоких давлениях и, подводимых мощностях распределение значительно уплощается. ' '

Далее'привидятся результаты, касающиеся заполнения открытой «ш'ни'ыой ловушки с однородным полем и полем пробочной конфигурации плазмой, инжектируемой из независимого. СВЧ источника плазмы. Оказалось, что наиболее эффективное Заполнение ловушки плазмой осуществляется при низких давлениях (р<10~3 Topp). В этих услови-><х при магнитных полях в ловушке Н=100 Э распределение плазмы вдоль ловушки давольно однородное и оно не зависит от магнитного поля. Кроме того установлено, что при низких давлениях пробки эффективно удерживают плазму в ловушке, что касается расстояния иекду СВЧ источником плазмы и магнитной ловушкой, то оказалось, что при его изменении в пределах 30+80 см практически не меняется эффективность заполнения ловушки плазмой. Установлено также, что в ловушке н блюдаються флуктуации плотности плазмы, но на очень, низком уровне.

Приведены результаты систематического изучения характеристик

плазмы в ловушке в разнообразных режимах разряда и п°раметров ^ло-вушки и делается вывод о том, что независимый стационарный СВЧ источник плазмы успешно можно использовать для заполнения "спокойной" "мишенной" плазмой открытой магнитной ловушки.

В ходе экспериментов при инжскции плазмы в ловушке обнаружено существование пучка быстрых ?лектронов с энергией в несколько сот электронвольт. Концентрация электронов в пучке не превышает 104-105 см"3, тогда как концентрация "холодной" компоненты 109 см"3 и более. Установлено, что если при низких давлениях (р<10"3 Topp) они не вносят вклад в накопление плазмы в ловушке, то при высоких давлениях они уже производят ионизацию газа и могут внести определенный вклад в накоплении плазмы. Что касается механизма ускорения электронов, то он связивается с известным ускоренней частиц в ЭЦР и в градиентных электрическом и магнитном полях.

Кроме изучения характеристик плазмы в ловушке, в этой главе большое внимание ¡уделяется исследованию процессов диффузии частиц и анализу баланса заряжённых частиц и энергии. На основе экспериментов показано (методом "пространственного распада" плазмы), что время жизни частиц в ловушке определяется поперечной амбиполярной диффузией, вызванной столкновениями и его максимальное значение составляет _ 4-10° сек при значении магнитного поля, равном 1600 Э. Установлено, что энергия, запасенная в плазме, расходуется в основном на возбуждение и ионизацию нейтрального газа, а также на нагрев вновь образовавшихся электронов.

На основе полученных данных делается общий вывод, что така^ "спокойная" "мишенная" плазма является удо_бным объектом для изучения разнообразных физических процессов при взаимодействии -электромагнитных волн с магнитоактивной плазмой, а также' при отработке ВЧ и СВЧ методов нагрева плазмы.

Четвертая глава посвящена описанию токамаков ТМ-1-МН и CAS-

топ, антенны для возбуждения НГ волн в плазме и применяемых методов исследования.

Токамак ТМ-1-МН - это небольшой токамак с большим радиусом Ро=40 см, малым радиусом камеры. 1-^=10 см, радиусом диафрагмы а» =7,5 см, тороидальное магнитное поле на оси В^-2 Тл, ток плазмы i ззо ка, длительность омического разряда т=9 сек, напряжение на

р

обходе 1^=1+3 В, концентрация электронов п<_=( 0, 5 + 5, 0) ■ 101 м" , температура электронов на оси Т =220+250 эВ, а температура ионов

Т =80+100 эВ. В качестве источника вч мощности использовался усилительный клистрон мощностью 100 кВт на частоте и /2п=616 МГц с длительностью импульса тац*3,5 мсек. Для возбуждения в плазме нг волн применялась простая дипольная антенна из титана размером 46x17. мм2.

Как показали эксперименты на этомчтокамаке, в частности эксперименты по ВЧ нагреву плазмы, иЗ-за малого количества диагностических патрубков и их малых размеров практически невозможно было использовать современные антенные устройства (типа грилла) для возбуждения нг волн в плазме, а также комплекс современных диагностических средств для изучения плазмы. Это обстоятельство обусловило необкодимость осуществления реконструкции токамака.

После модернизации токамак получил название CASTOR. При модернизации электротехническая схема и её параметры остались практически неизменными. С сохранением прежних геометрических размеров был полностью заменён лайнер, '.он имеет несколько патрубков большего сечения для «вода ВЧ антенных устройств и большее количество диагностических патрубков.

Параметры токамака CASTOR следующие: Р.^40 см, г.=10 см, а=8,5 СМ, В 52 тл, I £30 КА, и =2 В, ñ = (0,2 + 2) -ю" м"Э, Т =

т р i • ' ' ' в

•=200+250 ЭВ, Т^ — 80+100 ЭВ и Г=9 МСек .

• в качестве источника вч мощности на_токамаке castor использует-).' магнетрон мощностью 40 kDt на частоте <jo/2tt=1,.25 ГГц с длительностью импульса r¡)qi3° мсек. Для возбуждения в плазме НГ волн применяйся трёх-, четырёх- и семиволноводные многосвязные гриллы, имеющие отличные друг от друга коэффициенты продольного замедления.

Что касается методов диагностики плазмы, то на токамакак ТМ-1-МН и CASTOR применялись практически все существующие современные средства диагностики и из-за их большого количества мы их не будем перечислять, отметим только, что они позволили изучить многие важные аспекты взаимодействия НГ волн с плазмой в токамаке.

В пятой главе изложены результаты исследования параметров периферийной плазмы и процессов диффузии в ней, а также нагрева плазмы с помощью НГ волн на токамаке ГИ-1-ДШ.

Параметры периферийной плазмы определяются с помощью передвижного ленгмюровского зонда, оказалось, чю на периферии присутствует давольио плотная плазма с концентрацией примерно п=(1+7)х

хю'3 и"3, состовлятеке около 20% ог е<; чмченмя в цши н,,и области. Температура электронов в этой области мрим.-рн > шщим иая и равна 20+25 эв, Измерение градиента пл;>1 нос гн и >10,1 об та сти, а также данные о времени жизни часта плазмы. по ц чт-мни-' 1м спектроскопических измерений, дали возможность опрслг: 1н 1 ь ко.1{|.,1 циент радиальной диффузии в тени диафрагмы оказалось, чю ето значение по порядку величины соответе г вукт коиМнникнт у !>омои< .«и диффузии, что в своо очередь дало вотможнос 1 ь за»тиичигь, чю ни периферии токамака диффузия поперек поля носи г турбулентный хара ктер.

Приведено описание метола непосредственного определения ир" мени жизни частиц в токамаке и его апробации в ранней стадии р.> > вития разряда путем измерения временною сдвига между чаксимуМа ни концентрации плазии в центральной области и в тени диафр.и ни Сдилан вывод, что в случае создания возмущения плотноеги ь пен 1 ■ ральной области плазмы этот метод можно использовать и любой но мент развития разряда в.токамаке.

Приводятся результаты последоианим взаимодействия ИГ волн, возбуждаемых с помощью динолыюй антенны с плазмой ни токамаке ТМ-1-МН. Установлено, что'эти волны не приводит к н.п 'рему Петра лыюй области плазмы. Из-за большой напряженно.: ги элект ричм кш м поля волны вблизи антенны (порядка нескольких кн-см ') о 1ношение осцилляторной скорости к тепловой скорости электронов V /ч^Ь, и в этой облает создается хорошие условии для [цинния недииен ных явлении. Действительно, как показали наши эксперименты, ти параметрической неустойчивости в' периферийной обл,-. чн рана шва ется богатый спектр как НЧ, так и ВЧ колебании, в той числе инн но-звуковые и ионно-цнклотр.шние колебания. Эти расналные волют н приводят к наблюдаемому на эксперименте нагреву ионов На пери ферии плазмы до лт ^40 эЦ.

В конце главы делается общее заключение о т^м, что с ценен,а.к. диполной ангении практически невозможно осуществить ЦЧ на[реп иг новной части штазмы и для этого 'гребутся болей современная ал тенная система типа грилл, с помощью которой можно осуществить как эффективны« нагрев плазмы, гак и генерацию тороидально/о в токамаке. Кроме того, делаето! за к лючепне - о необходимости мо и-; рнизацки юкакака - увеличения количества и размеров патрубков, что позволило-бц применить «имении 1тша грилч и необходимые спи

ременные средства диагностики.

П шестой главе прилета в лени результаты исследования генерации гороиллльного тока нижнегибридными волнами на токамаке CASTOR, (¡сиоиние результаты получены при возбуждении НГ волн в плазме с помощыо четырцхволноволпого многосвязного грилла.

В экспериментах НЧ мощность разной длительности подавалась » разрядную камеру в различные.моменты развития омического разряда н токамаке. А именно: 1)корогкий ВЧ импульс TfJ4<r - в стационарной Фазе омического разряда (комбинированный OH/LHCD режим), 2)длинный НЧ импульс т11ЧЕт - в стационарной фазе омического разряда (комбинированный OH/LHCD режим) и 3)длинный ВЧ импульс гп,|>г в распадающейся плазме токамаха - после закорачивания первичной обмотки трансформатора вихревого поля (чистый LHCD режим), пэ всех случаях п[олемонсгрировано эффектиное возбуждение НГ тока увлечения. Максимальное значение эффективности достигало

19-2 7-1

0.1В-10 А-Лт-м , а скорость нарастания ВЧ тока _ 2-10 А'сек . Показано, что в соответствии с теорией IE1I_l/n. Установлено существование предельной плотности, выше которой эффект увлечения тока прогадает (в нашем случае ñ uJJ °lo'' м~3). Bit' эти данные находятся в хорошем согласии как с выводами теории, так и с.данными, полученными на других токамаках, в которых ие!» тьзовались обмчные i рил ли с независимыми инднвидуальними волне-юлами. Величина эффективности тока увлечения и значения предельной плотности, полученные нами на токамаке CASTOR, хорошо укладываются на общие кривые, построенные на основе данных, полученных на других токамаках малых и средних размеров.

Кроме того, в наших экспериментах установлено наличие пороговой плотности (ñ -г-Ю1" м"3), ниже которой эффект увлече-порог.

ния тока пропадает. Это явление объясняется ухудшением связи.грилла с плазмой при низких концентрациях.

Показано эффективное поддержание НГ тока увлечения в чистом

1.HCD режиме при т =30 мсе к i Кроме того, в период НГ тока увлечения установлено прекращение Падения концентрации во времени и даже ее некоторое увеличение, что объясняется (см. главу Vil) уве-личенгем в,ремеии жизни частиц ч» этом режиме по сравнению с ОН режимом. Кроме того, обнаружено уплощение профиля иг тока в плазме по сравнению с пикированной плотностью в центре разряда в чистом ОН режиме.

Приведены результаты систематического экспериментального ш следования параметров и- свойсш плазмы в период НГ юкя увлечении Совокупность данных позволяет заключить, что и згог период прык-ходит в целом охлаждение плазмы и уплощение профиля конненiрчцин, а также появление группы падтепловых электронов, переносные« нч ток.

Для проверки теоретических предсказаний, касашихся oimiw.i зации спектра мощности грилла с тички зрения эффективности юка увлечения, все эксперимент, проведенные для че шрохbo/iiiouo.uioi и грилла, били повторены для трех- и сеииволноводного гриллов. Били установлено, что во всех трех случаях ни эффективность тока у и .к: чения, ни возможность поддержания плазмы с помощью НГ волн и ни параметры ВЧ плазмы не отличаются сколь-нибудь существенно. Внро ятно, характер взаимодействия плазма-грилл во всех случаях олннл ков, несмотря на различие формы спектра плотности мощности пери численных антенн. Обсуждаются различные возможные причины лого явления, но удовлетворительного объяснении всего этого нам пока ек удалось найти.

Далее показана экспериментальная возможность формирован',и с помощью НГ волн разряда в нарастающем тороидальном магнитной но i.-токамака в режиме ЭЦР и дальнейшего его поддержания.

• В конце главы на основе полученных нами данных на токамаке CASTOR и их сравнения с другими данными делается общее заключи ние, что многосвязный грилл с успехом можно применять для [енера ции стационарного НГ тока увлечения в термоядерных установках чи па токамак.

Седмая глава диссертации посвящена изучению турбулентности

периферийной плазмы на токамаке CASTOR как в чистом ОН, так и в комбинированном OH/U1CD режимах. Сначала приведено описание мет дик исследования как электростатической, так и магнитной флуктуации периферийной плазмы. Для локального определения турбулентных характеристик параметров плазмы и их распределения на токамаке использовался целый ряд фиксированных н передвижник, одинарных и тройных Ленгмюройских зондов, размещённых в разных точках как По тороидальному, так и по полоидальному направлению. Кроме того, в одном полоидальном сечении, сдвинутом на 180° в тороидальном направлении от многосвязного грилла, на радиусе г=79 мм размешалась сеть из восьми равномерно распределённых тройных Лет июров

1 'J

1-/ИХ чкллчв. Г|>';П(!1.'« поили подсоединялись х трехханальнону анало-i euouy юрр^.чнюру , когорий позволял измерять одновременно сред-

in't икщччичное значение электростатических флуктуации (плотности

->

п и иояоидалыюго илектрнческото поля Е ) и усредненный во вре-

" р

м'-чн радиальный турбулентный поток частиц. Чго касается МГД акти-

вимчи плазмы на токпмаке CASTOR, то она определялась с помощью к .i i > к Мирноиа, расположенных между лайнером и кожухом. Кроне ю;о, и одном нолоидпльном сечении вблизи многосвязного грилла внутри .'líiniicpa нл радиусе г=9б мм размещалась сеть из 16 равномерно р ¡le по ложен них катушек Мирновп.

Цоканию, что в ОН режиме разряда имеет место давольно боль-пня флуктуация плотности плазмы и полонлального электрического но.14. Установлено, что поток частиц на периферии под действием

скребенных Е -В полей, соответствует потоку, найденному из обще-п) уравнения баланса члсгин. В некоторых случаях на опмте наблюдаемся лаже замет кий к ваз«стационарный поток. Кроме того, установлено, что ноток частиц имеет значительную нолоидальную асимметрии'. Чго касается радиального распределения относительной величины флуктуации плотности, то на эксперименте в соответствии с теорией лрейФопо-диссшштииной неустойчивости наблюла? i <-я, что если в центральной области плазмы она состовляет _ 37.. те на периферии доспи пет значения .'сколько-десятков процентов. Также в соответствии с теорией ширина спектра флуктуации плотности с уменьшением гряд цента плотности уменьшается ! Ли Í."4).

- п

На оснонании измеренных турбулентных характеристик периферийной плазмы оцененный коэффициент турбулентной диффузии плазмы алч типичных значении параметров вблизи лимитера оказался равным D(«2 м'-сек"1, что хорошо согласуется в этх условиях со значением коэффициента Бомовгкой диффузии. Кроме того, определено время лизни частиц, связанное с флуктуациями. Оно оказалось равным

1*2,3 мсек, что находится в хорошем согласии со значением, определенным из спектроскопических измерений.'

Экспериментально установлено, что наряду с полоидальной компонентой электрического поля в ^рлазме появляется и радиальная ко-> - * ->

мпонента Е . пол действием этого гюля -в скрещённых Е *в полях

г г . T

нпявляетс i дополнительная (полоилалытя) компонента потока час-тин. билее того, Е компонента даже меняет знак вблизи селарат-

риск, что, очевидно, яэдхио вызвать изменение направления шиши дального вращении нлаэиц.

Далее списываются результаты экспериментов пи нссякаоыпшш флуктуацнонных характеристик плазми в комбинированном ОИ/1ЛСП ри хине. Оказалось, что ввод ИГ волн приводит к существенный изменениям турбулентных характеристик и свойств плазмы в целом. Кроме того, установлено, что практически все равно, каким из гриллоь (3-х, 4-х или 7-волноподним) возбуждаются замедленные КГ волны, т.е. нет зависимости от'спектра волн.

Влияние НГ волн проявляется в первую очередь в значительной подавлении флуктуации плотности и полондального электрического поля, что в свою очередь приводит к значительному уменьшению по тока частии на периферии. Очевидно, это и является причиной наблюдавшегося на эксперименте увеличения времени жизни часгиц в ко мбиннрованном ОН/и(СО режиме. Установлено, что если в тороидальном напрвлении подавление флуктуации осуществляется приблизительно сийиетрично, то в полоидальном направлении наблюдается да воль но значительная асимметрия. Подавление имеет место почт во всей перифернЛноЯ области плазми и монотонно спадает в направлении \ центру. Что касается частотного спектра, то под действием Иг ноли флуктуация полондального электрического ноля и радиальный турбу лентиый поток подавляются в широком диапазоне частот, в то время как флуктуация плотности плазми - только в низкочастотной области. Кроме того, установлено, что подавление электростатической турбулентности плазмы связано с наличием надтепловых электропоь, переносящих ВЧ ток.

Показано, что при высоких концентрациях 'пгп„ред >■ когда из-за ограничения по плотности эффект НГ тока увлечения.пропадает, ввод ВЧ мощности приводит практически к тем же эффектам пода вления флуктуации параметров плазми и к увеличению времени жизни частиц, как и в случае низких концентрации, когда в плазме возбуждается эффективный НГ ток. Удовлетворительного объяснения этот о явления ещё нет, но предполагается, что и при высоких плотностях под действием ВЧ'мощности на периферии плазии образуется небольшое количество надтепловых электронов, которые не вносят вклад в перенос тороидального тока, но при этом оказывают существенное влияние на электростатические флуктуации и в конечном счете поток частиц из плазми. Если это предположение окажется праьиль

ним, и) тогда несомненно существенно расширится область npntidiia-чич нг волн в экспериментах на токамаке, а именно, та могно будет нецел!.юпшь и для управления процессами переноса в плазме.

наконец, п наших экспериментах на CASTOR показано, что одновременно с подавлением электростатической турбулентности подавляет i,( и МГД активность плазнн. При этом это подавление синматрично кик в тороидальном, так и в полоидаль^ом направлении.

В заключение, необходимо отметить, что эксперименты на токомаках 7.V- 1-NH и Cf.STOR Института физики плазма ЧглослоэацхоЗ ЛИ проходились в соответствии с планом соайестных работ ИФАН Грузии и ифп уели в рамках сотрудничества мевду Академиями Наук бивши:

сссг и чсср. •

Описанные в диссертации исследования позволили сформулнро-naib слелушие положения и результаты, выносимые на зашнту:

1. экспериментальные исследования области эффнетивного поглощения свч волн вблизи эцр. обнаружение его расширения а стороау Kaiнитных полей, больших циклотронного где в соответствии с теорией линейной трансформации поглощение волн отсутствует. В условиях, когда v^/v^l имеют место нелинейные эффекты, сопровогдах;-. инеея поглощением волн при магнитных полях как больших, 'так и меньших циклотронного.

Вывод о необходимости создания установки длп исследования разнообразных тонких эффектов при взаимодействии электромагнит!;;.;?, волн с магнитоактивной плазмой, в котором "спокойная" "мишенная" плазма с регулируемыми параметрами инжектировалась бы в магнитную ловушку из независимого источника.

2. Ограничение набора энергии электроамн в ЭЦР вследствие релятивистских эффектов, и сравнение результатов эксперимента с выводам;' теории. '

3. метод одновременного подвода энергии к электронной и ионной компонентам плазмы с помощью модулированных СВЧ волн. Обнаружение эффекта ввода низкой част^.ы в плазму и одновременно возбуждения собственных низкочастотных колебаний плазма при резонансе частоты кодуляции с соответствующими собственными ионными колебаниями плазмы (lj-uí , ы и др.).

н кГ s i

Создания к чсолеговат-;» нптисяйиго сьч истчшка "сн..-■ Mfl'J'Jil' ■•¡."ДЗгч! ÜjI:1 гз-'ОЛКСН:!!! ЭТКрЧТЧХ «arillllliu» ЛОВуЬи*К l'UHll'l

мой кон^.чг-урзцзч.

5. .Гозультати чссяегойаиия скоаств плазмы, накопленной в ot ирытоЛ кагкитноЯ ковуин:* всяидстше «55 «в.-^кции m не зависимо! о сбч источника. Образояаине пучка (зистрик элйкхронов и сйч исюч пике паазми, и и:; рог:-, п накоплении плазмы в лопушке. Анализ и,.о цеесов дпффузш:, оцэккк зргк^нч гизни заряжанных частиц в ловушке и внвод о том, чю они определяйте!! классическими ыеканшма'ч; Результаты анализа баланса заряженных частиц и энергии и плазме

I! определение на его основе параметров нлазки (кончен грацни 11 i« мпоратурк электронов).

6. Эксперименталише исследования свойств периферийной плаз fii на токамаке ТМ-1-МИ. Обнаружение довольно плотной плазмы (по рпдка от плотности центральной области) в теин jutai].pai мы то кацакс. Лиф^узия с этой области носит турбулентный Характер с ко эффицигнтол диффузии порядка Соиовскои.

1 7. Ызтол непосредственного определении времени аиьни зарине inms частиц в токамаке путйи измерения временного сдвиш иежду шясииунами концентрации плазмы в центральной области и u |ени диафрагмы.

. S. Эффект нагрева ионов на noi-n [ч'риц плазмы в токамаке i!S 1 -(.'Л распадними волнами при вводе ВЧ мощности с номоиьп лшниит:: антенны, когда вблизи ней реализуется условие сильного т.мпшейг.о го взаимодействия (гД esj. ■

9. Реализация возможности эффективной генерации иг ток« увлечения па тсмиаке CAST0K с лс.ноцыо многосияэного грилла iiuUti-junetioü grill). Характеристики пг тока увлечении и плазмы в pat личных п.-:*:!!па:: разряда. Упло>;е;!ия профиля ИГ тока увлечения и плотности плаз'ми по сравнение с омический режимом. Наличие как предельной плотности плазмы, выше которой эффект увлечения тока пропадает, так и пороговой плотности, ниже которой также пропала ет зфф-чкт у«л«2Ч0!Шй тега. К ¡wo того, а отличие от обичиого rpiu ла прагтичес^оа Отсутствие зависимости эффективности IIГ юка уь-лечения от сгт::трл волн, излучаемых миогосвязиым гриллом.

10. Возможность формирования с помощью .замедленных Ш «или разряда в нарастающей тороидальном магнитном ноле в режиме 3IIP и дальнейшее его поддержание на токамаке CASTOH.

11. Результаты исследования турбулентны* характеристик плазма в 01! режиме разряда на токамаке castor. Эксперименталное определение коэффициента турбулентной диффузии плазмы и связного с ним времени жизни частиц, Подтверждение выводов теории о сильной зависимости ширины спектра флуктуации плотности от градиента, кон-neir рации ( &и_1/4) . Полное соответствие эксперименталних результатов радиал„ного раснралеления уровня флуктуации плотности плазмы теории дре(и1ово-диссипативной неустойчивости, из которой следует. 41 о если относительный уровень флуктуации плотиостМ s центральной области плазмы составляет всего несколько процентов, то на периферии он достигает нескольких десятков процентов.

12. в комбинированном oh+lhcd режиме, в период действия НГ волн значительное подавление электростатической турбулентности . пла<иь', в том числе флуктуации плотности и полоидального электрического поля, и резкое уменьшение потока частиц на периферии. Тороидальная симметрия и полоидальная асимметрия степени подавления флуктуации. Связь эффекта подавления с наличием в плазне надтеп-ловых электронов, переносяиих НГ ток. Обнаружение значительного подавлен"» турбулентности в основном в периферийной области пла-' ?>,ы к того факта, что в то время как флуктуация полоидального. электрического поля и потока частиц на периферии подгвляется в широком диапазоне частот!от 0 до 300 кГц й больше), подавление флуктуации плотности происходит в основном в низкочастотной области (0-50 кГц). Значительное упеличенке времени жизни частиц в период НГ тока увлечения и то, что это увеличение в основном связано с подавлением электростатической турбулентности плазмы.

13. Одновременное с электростатическими подавление флуктуация полоидального магнитного поля (примерно в 2-3 раза) в период НГ тока увлечения и симметрия эффекта подавления как в тороидальном, так и в полоидалыюм направлении.

Основные результаты лнссрртаини опубликованы в следующих работах:

1. Нано.ашвили С.и., Ростомашви*.« Г.П., Цинцадэе Н.л. // ЖТФ, 1975, Т.45, С.445-447.

2. Нанобагчили С.П., Ростомашвили Г.П., Цинцадзе Н.Л. // Аннотация докладов на IV Всесоюзной конф. по физике низкотемпе-

im, v.¡--л:..;.

Г fV") a :V> j.w ;",;>.. И.Л. // ¡¡iici.u-t

ü ПТ*-, 1'ЛС, <Х.2, С, "iOI'.-CO",.

rorsr.TJ'J.!-:: Г.П.. HTROÖtRMl.ls С.is.. l'CC'iü ..!!:: li.j.u Г.И. // Aui.n T'!,'i!'t'. ло'.иида на i; р.гссскияол '..-йс.л;.- л. V'1- !!<3 Физик-: ша,.-,-BU 1! Vi С, V->r;t>iOÜ, :: О~0, С. 37.. ?. Гсп >~.,t Г.:'.. Ртюблшвнлн с. И.. Росговаыаиди Г.И., tnt.nu-л>:; п.,;. // ..г:, J930, т.so, с. slv-s ю.

в. К., IJanobiehvlli S.X., Roatoasshvill G.I., Tri]ч'-- Л.;.. // Inter«. Com'. Ort Fl. Phys. , itütjoya, P.iSi».

!>. rori."ii-;:4i.";t Г."., Каиобаивнли С.Ii., Ростонашэили г.н.'.'/ cuotS-

к;::ИНГ! А!! Грузик, 1981, Т.102, С,5а5-5П0. in.Ooglsu'ivili G.E./ »anobashvili a.I., Rootomabhvill О.I., rsfiritsadzo il.L. // Intern. Conf. on PI. Ehyü., Got^borg, 1222, P.33Ü.

ll.Cogiashvili G.i;., Hanobashvili ¡3.1., Rostonar.iivili G.I. // 3CVH Intern. Con£. о:г Plien. in Ioniz. Gas., Budapnt:':, 19bü, p.s3.1-9s3."

1Э.Гогизив!!лн Г.Е., На:;сбг^.5нлн ".<.',., ррстонашэили Г.И. // 111 Оспсоазная комф. но фмз. газового разряда, Киеа,.1938, С.Еа--S0.

13.rorit.i!i!H!.-i;i г. е., «анобавшнла с.:-;., Ростонаивнли г.и. // «тф, 190?, Т.57, [1,9, С.1746-17£<3.

14.Гогиашв)1ли Г.е., Нанобаишилн С.И., Ростомашвили Г.П. // 11 Всесоюзное совещ. : 134 разряд в волновых нолях, Куйбышев, 13ÖS, С.73-7-1.

10. Гогиашнлн Г.Е.', нанобашзили С.И., Ростомашвили г.И. // XI Всесоозпая комф.: генераторы низкотемпературной плазмы, Новосибирск, ХОБО t С.14 7-14 Б.

15.Gogiashviii G.C., tlanobaslivi! i S.I., Rostonashvili G.I. // . , Proc. of the 1909 Intern. Conf. on PI. Phys., New-Delhi,

India, 1989, V.3, P.1185-1183. 17,Goqiлr.livi 1 i G.E., Hanobashvili S.I., Zacek Г. // Pros, oi tiia 1989 Intern. Conf. on PI. Phys., Mew-Delhi, India, 1SC9, V.J, P.1109-1192. '

in.Ueria z.r., Gogiasvili G.E., Hanobashvili S.I. // 10— Europ. Hchool on PI. Phys., Tbilisi, 1990, World Scientific, Singapore, 1n 90, P.246-248.

19.Перия з.р., гогиашвили Г.Е., Изнобашвилм С.И. // Всессвзиая конф. по физ. ниэкотеип. пл., Минск, 1991, 7.2, С.25-27.

20.Берия З.Р., Гогиашвили Г.Е. , Нанобашвнли С. И. // ВТ©, 1022, Т.62, С. . '

21.Перия З.Р., Гогиашвили Г.Е., Нанобашвнли С.И. // ЕТФ, 1983, Т.62, С.

2 ?.Перин З.Р., Гогиашзили Г.Е., Яанобашпнли С. И. // КТФ, 1992, Т. 13, С.

2 3.Boria Z.R., Gogiasvili G.E., Hanobashvili S.I. // 1992 Intern, Conf. on PI. Phys. and 19— EPS Coni. on Contr. Fu§. and PI. I'hys., Innsbruck, 1992. 24. Jakubka K., Stockol J., Zacek F. , Ilanobashvil i S. // Czech.

J. Phys., 1983, V.B33, P.663-SCD. ?S.Badalec J., Datlov J., Jakubka K., Kopecky VI., Korbol C. Kryska L., Hagula P., stockel J., Zacok F., Uonobachvili E. // Czech. J. Fhys., 1903,- V.B33, P.787-790. 20.жамек ф., шгекл Я:, Якубкп К., Наиобашвили с. И. // VI Ос. конф. по физике низкотеып. пл., Ленинград. 19D3, Т.1, С.513-35.5.

27.Badaloc J., Datlov J., Jakubka К., Kopecky VI., Korfcci C. Kryska L., Magula F.., Stockol J., Zdcok F. , Manobashvili' S. // Res. Rep. IPPCZ-249, Karch 1983. Inctitute of Pi. Fl»y=., Prague, 1983.

28.nadalec J., Datlov J., Nanobashvili S. et al. // Report on the* 12— Eur. Conf. on Contr. Fug. and Plasma Phys., Budapest,-1985.

29. BaUalec J., Datlov J., Uanobushvil i s. ct al. // Р.го. Rep. IPPCZ-256, 1985, Inst, of PI. Phys., Prague, 1985.

30. Hanbashvili S.t Datlov Л. ,x,StockelJ., Zacek F. // Czech. J. Phys., 1987, V.B37, P.194-200. // Res. Rep. IPPCZ-255, 1985, Tnst. of PI. Phys., Prague, 198D.

31.Zacek F., Badalec J., Hanobashvili S. et al. // IAEA Tech.

Ce?. !"?„.:>,. TV-з. Ssaîl rroicariitto, Hagcya, Nov. ;<)йь.

fj ivvci-m, о г .. rs>v-¡>., ¡t^us, 1чв7.

33.Сзя.2£оц я., г?яво;:'! у., вв:«»£г.кг>яли с.« // Физика плазму, isas, т.?,.",, ,

JS.StÓckoL J., Kryoîcn L., Zácsil Г., :J->nobaíiHvili S. // Ros. Hi-¡>.

IPPCZ-a75, ¡¡arch 1082, Inri, oí Pl. pfcyu. , Ргаоач, 1988.

34.stâct:cl J., Хгузкд Ь., 4'.t!0b»r.hvi3i s. ot al. // 12'- intuín. Conf. Crt П. Pi-.y;. and Cor.tr. üusi. Fus,;. Rea., HIcu, 1003. IAEA-CJ-SO/A-Vl -3-2.

jî.Stôcbol J., Kryofca !.., Hanobachvili 3. .t al. // J5- Czech, Conf. on PJ , Phyn. .md T-ach. , Lib] lee, 1583, irF-CZ-293/1 I , P.157-1C?.

35.Korir.cfi/ VI., S'.-.oc:;.: J. , Hanobashvili S. et al. // Pcoc. ot Ute 1533 írít-rn. ' r.n Pl. Pliya., New Dalhi, India, 1989, IMO),

37. Saco!: r»¡».daU-c .7., Hanobar.tivili S. ot al. // 10- ;jur.

ßcl-ico-l on Pl. Phyù. , Tfrlliii, 1990, World Scientific, ainga-por-J, 19'JO, P. 40—70.