Efectul pinch (de pinch englezesc -. Constriction Compression) - efectul comprimării, constricția a (formarea plasmei) de evacuare mare de gaz datorită interacțiunii curentului de descărcare cu magnet. câmp, proprii sau externe. Pentru prima dată, acest fenomen este descris în 1934 de W. Bennett (W. H. Bennett), în ceea ce privește fluxurile de încărcat rapid. particule într-un gaz. Termenul "n - e." introdus în 1937. Tonks L. (L. Tonks) pentru a descrie nat. procese în arc de curent mare.
În funcție de direcția curentului în coloana de plasmă distinge Z- și vârf de cuțit. Dacă curentul J curge de-a lungul axei cilindrice z. coloana de plasmă și interacționează cu propriul său magnet. câmp, P - e. numit. Z-pinch. În cazul în care o formă cilindrică. o cameră de descărcare închisă ext. magn longitudinal. câmp, plasma este indusă prin interacțiunea dintre azimut tokv-cerned cu ext. magnet. câmp la axa de plasmă contracție --pinch. Compresia plasma este observată în configurații având forma unui strat plan subțire de plasmă cu un curent - strat curent neutru.
Mecanismul M - e. pot fi luate în considerare, de exemplu, Z-pinch. Liniile de alimentare a magneților. câmp B generat de curentul, au forma concentrice. cercuri cu planul perpendicular pe axa-ryh. Rezultată electro-dinamică. forța F. acționând la unitatea de volum a mediului conductor cu j densitatea curentului. este egal cu -1 [Jif]. îndreptate radial către axa cilindrului determină comprimarea canalului curent. Efectul de compresie a fluxului de curent poate fi considerată ca o simplă consecință a legii magnet Amperi. atracție Dep. curent paralel cu aceleași fire de direcție, crearea totală J. curent
În descrierea P - e. în termeni de magneziu. hidrodinamică în cazul unui electrodinamică volumetric mediu perfect conductoare. forța F poate fi înlocuită cu un magnet de suprafață. pmagn presiune = k-rom caz n - e. în blocul metalic. conductori contracarează forța arcului și comprimarea plasmei de evacuare a gazului - gazokinetich. presiune datorată mișcării termice a particulelor - ioni și electroni.
La o anumită valoare curentă roi magn. presiune pe suprafața în mișcare, mediu gazos și ușor compresibil (plasma) poate deveni mai mare decât canalul curent cinetic gaz și începe să reducă secțiunea transversală - apare n - e.
P - e. pot fi observate numai în medii conductoare unde purtătorii de sarcină mobili (electroni și ioni în plasmă de descărcare, electroni și goluri - in semiconductori) sunt prezente în număr aproximativ egal ve. În cazul în care există doar un singur tip de purtători de sarcină este electric. câmp spațiu-încărcare previne în mod eficient curent la axa de compresie. Trecerea curenților mari (10 B - 10 6 A) prin gaz însoțită de ionizare și încălzirea substanței și tranziția către starea de plasmă. încălzirea în plasmă are loc la o disipare a căldurii curentului pe ohmică. impedanța canalului de plasmă (Joule încălzire) și adiabatic. comprimarea pinch ca întreg (plasma de temperatură înaltă este format).
Magnus. câmp curent depaseste canal de plasmă din pereții camerei de evacuare și se formează izolație. curent vârf de cuțit - vârf de cuțit. magnet Inutil. câmp este concentrată în vid decalajul peretelui dintre pinch și perete, creând astfel condițiile de magneziu. izolarea termică a plasmei de temperatură ridicată. line mag. câmp paralel cu suprafața pinch și emisă de plasmă încărcată. Particulele se mișcă peste magnet. câmp, procesul de difuzie în plasmă (și transfer de căldură) pe perete încetinește substanțial: lungimea caracteristică - cale liberă a particulelor se înlocuiește cu raza Larmor la-ing, în funcție de câmpul magnetic B. mai mic cu câteva ordine de mărime.
Această proprietate ciupeste - magneziu. plasma izolată de temperatură ridicată - a explicat suportate în legătură cu problema de interes în TCB P - e. Pinch în acțiunea a început în anii '50. în același timp, în Uniunea Sovietică, SUA și Marea Britanie, ca parte a nat. Programul CNF. DOS. atenție a fost acordată două tipuri de ciupeste - torice și liniară.
pinch curent J a trebuit să efectueze o mai necesară pentru TCB f-TION - asigurarea unui magnet. Țineți pinch într-o stare de echilibru. magneziu nelimitat. compresie la P - e. contracareaza gazokinetich. presiune de plasmă RPL = k (ne Te + ni Ti-Roe o plasmă densă de temperatură ridicată în virtutea cvasi-neutralitate (ne = ni = n), și de obicei îndeplinește cerințele Te = Ti devine egal cu RPL = 2nkT (n. - densitate, și T - rata de pinch-pa). la vârf de cuțit echilibru ușor suprafața de delimitare mobilă este situată la presiunea egală, adică. e., după o anumită. comprimare timpurie-cerned la interfața formării plasmei trebuie să satisfacă în mod continuu starea pinch cvasi-echilibru
ppl - pmagn =
Această condiție implică T. N. T. Bennett față de. Cilindrice. Conductorului = 2J / cr. apoi J2 = 4c 2 KNT. în care: - numărul de particule din secțiunea transversală a pinch. Această relație indică faptul că pentru a obține o plasmă T10 8 K, cu o viteză de roi reacții termonucleare în amestec deuteriu-tritiu ravnokomponentnoy este deja atât de mare încât sinteza nuclee poate deveni punct de vedere energetic favorabil, este necesară, deși o mare, dar destul de atins vârf de cuțit de curent şi, în funcție de N).
Studii liniare (tsplindrich.) Z pinch realizat în ceramică cu doi electrozi. Camere. Camera de evacuare constă din tubul izolator (porțelan, cuarț), capetele unui bloc metalic roi vid închis ermetic. electrozi. Camera umplută cu deuteriu, la o presiune
10 -3 Torr, iar gazul a fost trecut prin puls curent (Apr. 10 10 6 A), (tensiunea de încărcare 10 10 05 martie) a servit ca o baterie condensator low-inductanță cerned-sursă include prin dispozitivul de evacuare. care curge curent prin gazul variat conform legii în timp, cel mai apropiat unde C - condensator capacitate de stocare, L - eff. inductanță. constând din Ext. circuit de inductanță și variația inductanței coloanei de plasmă de timp. Rata de creștere curent ajunge la 10 12A / s. În primele experimente pe z pinch transpirat două caracteristici principale nu ia în considerare anterior cu descărcare de mare curent de gaz.
Atunci când o plasmă de curent variabil în timp ciupesc skiniruetsya (a se vedea. Treci-efect). și încălzire cu plasmă nu este căldură Joule esențială și elektrodinamnch. accelerație manta subțire de curent (stratul de piele) la o axă însoțită de formarea unei puternice valuri convergent de șoc. Membrană Miscarea curentului plasmatic apare la rmagn> RPL și definind un joc de rol în mișcarea forțelor de inerție; condițiile de încălzire din unda de șoc și cumularea pe axa ca rezultat al tranziției cinetice. energia în căldură sa dovedit a fi mai profitabil, dar nu există nici un vârf de cuțit cvasi-echilibru nu este asigurată. Sa constatat, de asemenea, ca z în plasma pinch liniar, cu o limită ascuțită - magn. câmp este, în principiu, imposibil să se obțină un echilibru pinch datorită dezvoltării de instabilități în plasmă (vezi. instabilitățile cu plasmă și capcana magnetice) .Acest caracteristică este asociat cu descărcare de mare intensitate este o mobilitate extrem de ridicată și particule colective neechilibru-nostyo care constituie mediul de plasmă și lipsa ext. „Duritate“ din pinch cu plasmă pentru a ajuta la menținerea unei forme stabile. Mai mult decât atât, magn la compresiune. câmp diamagnetice. proprietăți ale plasmei promovează expulzarea sa în întregime (sau fin. părți ale acesteia) din regiune, cu o mare în scădere spre câmp.
In experimente, a existat la început prima fază - comprimarea plasmei la axa, un diametru rom. canalul curent scade
De 10 ori și axa camerei formate incandescent coloană cu plasmă, apoi al doilea - dezvoltarea rapidă a instabilităților plasmatice canal curent - a apărut de prindere locală a pinch ( „gâtuire“, „gât“), se îndoaie, șurub perturbare etc. acumularea acestor instabilități .. este extrem de rapid și conduce la distrugerea pinch - ejecție de jeturi de plasmă și formarea de strângere de rupere de vârtejuri etc., ca urmare, există condiții sub ryh-curent nu comprima plasma, așa cum trebuie să se aștepte de la relația Bennett și interceptate format .. plasma kolopinchevoy sau defectărilor priizolyatornyh datorate oricăror manevre.
In 1952 L. A. Artsimovichem, M. A. Leontovichem cu angajații uneia din Naib a fost descoperit. caracteristici interesante ale liniei P - e. în deuteriu asociată cu instabilități în curs de dezvoltare. În anumite condiții, un puternic impuls z pinch în deuteriu rarefiat devine o sursă de raze X dure. raze și neutroni, originea k-ryh nu a putut fi explicat prin mecanismul de fuziune. Distrugerea instabilitćflilor pinch limitează plasma de temperatură ridicată a vieții, astfel încât într-un vârf de cuțit linear este nerealistă pentru atingerea criteriului Lawson (respectarea condițiilor).
Studiul ranguri de auto-contractare a fost o școală unică de cercetare cu plasmă a permis obținerea o plasmă densă, cu o durată de viață, deși mici (
10 -6 s), dar suficiente pentru a studia fizica P - e. pentru a dezvolta o varietate de metode de diagnostic cu plasmă, pentru a dezvolta de azi. Teoria proceselor în ea. Evoluția sistemelor cu vârf de cuțit a dus la crearea multor altora. tipuri de dispozitive cu plasmă, în-ryh instabilitate P - e. sau stabilizate prin exterior. magnet. câmpuri (sistem de tip Tokamak cvasistationar). sau de a face aceste instabilități sunt folosite pentru a obține o plasmă superdens scurtă durată în t. n. procese rapide (focus plasma. ciupiturile micro-) sau întregul proces are o astfel de lungime mică (
10 -7 s), care prindeți instabilitatea nu are timp să se dezvolte.
Datorita succesului tehnicii de a obține curenți mari impulsuri într-un mod nou sa ridicat problema P - e. în blocul metalic. conductori sub formă de cilindri cu pereți subțiri goale. Transmiterea unui curent mare prin cilindrul gol duce la distrugerea acestuia - compresie, încrețirea, aplatizare, pierdere de inițializare. formular. Un astfel de efect este observat, de exemplu. când fulgerul lovește paratrăsnetul în corpul tubular. Bloc metalic de compresie. cilindru în varianta z pinch sau ciupire a devenit larg utilizat în studiile pentru a obține magnet în impulsuri. campuri, ultraînaltă presiune, în procesele de magneți. sudarea metalelor, și așa mai departe. d.
Noua idee interesantă de a utiliza z -P - e. legate de radiații. gazul de răcire radiantă puternic cu plasmă. pierderile de radiație de energie din plasmă reduc rezistența de magneziu. compresie și ciupituri micro- da speranță de a obține substanțe de densitate ultrahigh pentru m. n. Radiats fenomen. colaps.
P - e. De asemenea, are loc în solidele din plasmă, mai ales în semiconductori puternic degenerate plasma electron-gol. în cazul în care acest efect influențează proprietățile lor conductive.
Lit:. Artsimovich LA fizica plasmei elementare, 3rd ed. M. 1969 Steele M. Vyural B. Interacțiunea undelor în plasmă în stare solidă, trans. din limba engleză. M. 1973; Lukianov S. Yu plasmele fierbinte și fuziune controlată, Moscova, 1975.