Кафедра 21 “Физика плазмы”

ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ТЯР

(для групп Т8-01, Т8-01ф, Т8-11 )

Раздел I. Плазма - 4-е состояние вещества

1 неделя.

Введение: плазма - высокотемпературное состояние вещества. Изучение газоразрядной плазмы до 50-х годов. Проблема управляемого синтеза и форсирование исследований. Роль термоядерного синтеза в энергетике будущего. Другие применения плазмы.

2 неделя.

Плазма: определение понятия "плазма", "идеальность" плазмы, формула Дебая, квазинейтральность , ленгмюровская частота.

3 неделя.

Образование плазмы и элементарные физические процессы в плазме. Изменения взаимодействия частиц по мере роста их энергии. Бинарные взаимодействия: а) неупругие: диссоциация, возбуждение, ионизация, рекомбинация, тормозное излучение - качественное описание; б) упругие (кулоновское рассеяние) - вывод формулы, кулоновский логарифм; в) перезарядка - качественное описание.

4 неделя.

Равновесное и стационарное состояния плазмы: ионизационное равновесие. Формулы Саха и Эльеверта, условность понятия "температура" в применении к плазме, релаксационные процессы - электрон-электронные; ион-ионные; электрон-ионные; ион-электронные, различие времен установления равновесия, значения для термоядерных систем.

Раздел II. Плазма вне магнитного поля

5 неделя.

Процессы переноса в незамагниченной плазме: диффузия, теплопроводность, трение, проводимость полностью ионизованной плазмы. Амбиполярная диффузия, убегающие электроны, критическое значение напряженности электрического поля. Диэлектрическая постоянная.

6 неделя.

Колебания и волны в незамагниченной плазме; аналогия и различия с газом; заряженность частиц и различие масс. Дисперсионное уравнение (из значения e₀). Звук-электронный, ионный и ионный при электронной температуре.

7 неделя.

Квази-МГД - уравнения движения частиц сорта "a",

общее решение. Применение их для получения ленгмюровской частоты, электронной, ионной и ионной при электронной температуре, звуковых волн. Решения, приводящие к неустойчивостям, пучковая неустойчивость (в общем виде, качественно).

Раздел III. Плазма в сильном магнитном поле

8 неделя.

Движение заряженных частиц в магнитном поле. Дрейфовое приближение. Движение заряженной частицы в однородном постоянном магнитном поле, основные формулы. Движение "ведущего центра", условия применимости такого рассмотрения. Дрейф в поле внешней силы, электрическом поле, неоднородность в магнитном поле (с разделением на "центробежный" и "градиентный"), тороидальный. Вращательное преобразование. Идея "стелларатора".

9 неделя.

Адиабатические инварианты: магнитного момента (поле постоянное по времени), инвариантность m в поле переменном по времени. Открытые ловушки. Принцип "минимума В".

10 неделя.

Магнитосфера Земли. Радиационные пояса Земли. Солнечный ветер. Геофизический эксперимент: создание искусственных радиационных поясов.

11 неделя.

Процессы переноса в замагниченной плазме: "классическое" рассмотрение, диффузия, теплопроводность, вязкость, проводимость, бомовская диффузия, соотношение D_к_к и D_^, неоклассическая диэлектрическая постоянная e_^. Плазменная центрифуга (качественно).

12 неделя.

Магнитогидродинамическая модель плазмы: плазма как проводящая жидкость, условия применимости такого рассмотрения. Основные уравнения магнитного поля, неразрывность струи, уравнения Максвелла, уравнения состояния и т.д. Магнитное давление. Параметр b. Применение МГД-модели к Z - пинчу, включая неустойчивости столба плазмы - как пример подхода к задачам.

13 неделя.

Колебания и волны в замагниченной плазме (качественно): электромагнитная волна падает на плазму так, что: а) вектор скорости распространения С^Н, а ЕккН; б) С^Н и Е^Н (магнитный звук, скорость Альфена, гибридные частоты); в) СккН, Е^Н (всегда) - магнитогидродинамические волны, гиротропность плазмы, обыкновенные и необыкновенные волны, их распространение.

14 неделя.

Проблемы устойчивости плазмы, значение проблемы. Основные виды магнитогидродинамических и токовых неустойчивостей, методы их подавления. Критерий Шафранова-Крускала, понятие "шир" и роль "шира". Основные виды кинетических неустойчивостей (пучковая неустойчивость, конусная, электростатическая) - качественное рассмотрение.

Раздел IV. Методы изучения и применения плазмы

15 неделя.

Представления о методах диагностики плазмы: невозможность прямых измерений, оптическая спектроскопия, просвечивание СВЧ и лазерными лучами, корпускулярная диагностика, зондовые методы. Особенности диагностики быстрых процессов.

16 неделя.

Обзорная. Состояние термоядерных исследований - последние достижения, новые вопросы. Применение плазмы в народном хозяйстве: электрореактивные движители, плазмо-химические генераторы, МГД-генераторы, обработка поверхности (очистка, упрочнение), ионное легирование.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.	533/Р69	Романовский М.К. Элементарные процессы и взаимодействие частиц в высоко-температурной плазме. М.: МИФИ, 1984.
2.*	621.039/Т31	Тельковский В.Г., Храбров В.А. Квазистационарные термоядерные уста-новки. М.: МИФИ, 1985.
3.*	621.039/Т31	Тельковский В.Г., Храбров В.А. Термоядерные установки с магнитным удержанием плазмы (открытые магнитные ловушки и стеллараторы). М.: МИФИ, 1987.
4.*	621.039/Т31	Тельковский В.Г., Храбров В.А. Термоядерные установки с инерциальным удержанием, М., МИФИ, 1990.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.*		Голант В.Е. и др. Основы физики плазмы. М.: Атомиздат, 1977.
2.*	533/С50	Смирнов В.М. Введение в физику плазмы. М.: Наука, 1982.
3.*	533/Ч-43	Чен Ф. Введение в физику плазмы. М.: Мир, 1987.

*) книга находится в читальном зале