Использование конусных проволочных сборок для моделирования трехмерных эффектов МГД-сжатия

Статья опубликована в журнале Физика плазмы, 2008, том 34, № 10, С. 885–900.
Приведены результаты экспериментальных и расчетно-теоретических исследований трехмерной динамики плазмы, которая создается при токовой имплозии нецилиндрических проволочных сборок (лайнеров) в режиме Z-пинчевого разряда при токах разряда до 3 МА на установке «Ангара-5-1». В качестве нагрузок использовались конусные проволочные лайнеры из вольфрамовых проволок диаметром 6 - 8 мкм с углом между осью и образующей поверхностью конуса в диапазоне 15 - 42 градуса. Показано, что при таких углах форма несущего ток плазменного слоя по мере приближения к оси начинает отличаться от конуса. Для сравнения данных расчетов с экспериментом применены пространственные и временные характеристики рентгеновской эмиссии: изображения распределения источников рентгена, момент максимальной мощности излучения и временной профиль мощности излучения. Обнаружены отличия динамики формирования плазменного предшественника при имплозии цилиндрических и конусных лайнеров. В расчетах и эксперименте момент максимальной мощности излучения зависит только от радиуса, массы лайнера и тока установки. Обнаружено, что длительность импульса рентгеновского излучения и высота излучающей части пинча определяются выбором начальной неоднородности распределения массы или скорости производства плазмы вдоль оси конусного лайнера. При этом длительность импульса рентгена монотонно растет с увеличением этой неоднородности, а высота излучающей части пинча монотонно уменьшается. Для количественного соответствия результатов расчетов профилей рентгеновской эмиссии с данными опытов скорость производства плазмы должна быть скорректирована, например, на основе сопоставления экспериментального и расчетного профилей падения напряжения на лайнере.