Spectroscopic measurements of the parameters of the helium plasma jets generated in the plasma focus discharge at the PF-3 facility

Ananyev, S.S.; Dan’ko, S. A.; Myalton, V. V.; Zhuzhunashvili, A. I.; Kalinin, Yu. G.; Krauz, V. I.; Ladygina, M. S.; Marchenko, A. K.

doi:10.1134/s1063780x16030028

Cited by 21 publications

(13 citation statements)

References 3 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The concentration of ambient gas is n ambient = 10 17 cm −3 [6] [7]. On the figures 2b and 2c we can see that the jet collimation occurs, but some matter is located far from the jet and it forms a mushroom.…”

Section: The Mathematical Modelmentioning

confidence: 88%

“…These experiments show that PF-3 facility may be effectively used for laboratory modeling astrophysical jets. The comparison between common dimensionless parameters of cosmic jets [5] and observed parameters of PF-3 [6] [7] is presented at table 1. These parameters does not the same value but it is assumed that it is sufficient the same parameters would be simultaneously much more or much less than one.…”

Section: The Experimental Facilitymentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

The mathematical model of an astrophysical jet simulation by the laboratory facility “plasma focus”

Kalashnikov

Krauz

Чечеткин

2017

J. Phys.: Conf. Ser.

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. One of the most interesting properties of astrophysical jets is they propagation on the distances, which are many times greater than their diameters. Physical processes being in the basis of that behavior are not clearly understood by us. In addition, the majority of astrophysical parameters cannot be measured and stay unknown. It complicates a verification of any theoretical models.Using of Z-pinch facilities allows to carry out well controlled and well monitored experiments of laboratory jet investigation with the same scaling parameters as an astrophysical jets. Thereby we are able to observe processes, which are unobtainable for direct astronomical observations. Because of a large nonlinearity of the problem the creating of analytical theory, as a rule, is limited to some qualitative assessments. Therefore numerical simulations play a huge role for studying of dynamics of jets propagation. In this work results of numerical calculations of ideal magnetohydrodynamics equations, which describe jet propagation in PF-3 laboratory facility, are presented. We have made conclusions about parameters, influencing on collimated jet moving through ambient plasma. Differences of dynamics between single jet and continuous flow of matter have been discussed.

show abstract

Section: The Mathematical Modelmentioning

confidence: 88%

Section: The Experimental Facilitymentioning

confidence: 99%

The mathematical model of an astrophysical jet simulation by the laboratory facility “plasma focus”

Kalashnikov

Krauz

Чечеткин

2017

J. Phys.: Conf. Ser.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…As shown by plasma diagnostics with spectral methods [15], for a discharge in helium, the background plasma concentration at a distance of 35 cm is n i ≈ 2 • 10 16 cm −3 (with a temperature T ≈ 1 eV). This means that the plasma is 20% ionized.…”

Section: A Pf-3 Facilitymentioning

confidence: 99%

The collimated propagation causes of astrophysical and laboratory jets

Kalashnikov,

Dodin,

Il'ichev

et al. 2021

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

The use of Z-pinch facilities makes it possible to carry out well-controlled and diagnosable laboratory experiments to study laboratory jets with scaling parameters close to those of the jets from young stars. This makes it possible to observe processes that are inaccessible to astronomical observations. Such experiments are carried out at the PF-3 facility ("plasma focus," Kurchatov Institute), in which the emitted plasma emission propagates along the drift chamber through the environment at a distance of one meter. The paper presents the results of experiments with helium, in which a successive release of two ejections was observed. An analysis of these results suggests that after the passage of the first supersonic ejection, a region with a low concentration is formed behind it, the so-called vacuum trace, due to which the subsequent ejection practically does not experience environmental resistance and propagates being collimated. The numerical modeling of the propagation of two ejections presented in the paper confirms this point of view. Using scaling laws and appropriate numerical simulations of astrophysical ejections, it is shown that this effect can also be significant for the jets of young stars.

show abstract

“…В связи с развитием на установке ПФ-3 (в НИЦ «Курчатовский институт») экспериментов по лабо-раторному моделированию астрофизических джетов [8][9][10][11][12][13] и исследованием механизмов генерации плазменных потоков, имитирующих астрофизические джеты, крайне важно создать расчётно-теоретическую модель формирования плазменных потоков при сжатии ТПО. Разумно предположить,…”

Section: Introductionunclassified

“…В работах [2, 3] и более ранних [4] было показано, что форма ТПО в значительной степени определяет условия вытекания плазмы из области пинча/пинчевания, что, в свою очередь, влияет на степень сжатия плазмы, развитие неустойчи-востей, генерацию высокоэнергичных пучков заряженных частиц, генерацию рентгеновского излучения и нейтронов. Также профиль и структура оболочки являются существенными для прикладных исследо-ваний, в том числе лабораторного моделирования астрофизических процессов [5][6][7].В связи с развитием на установке ПФ-3 (в НИЦ «Курчатовский институт») экспериментов по лабо-раторному моделированию астрофизических джетов [8][9][10][11][12][13] и исследованием механизмов генерации плазменных потоков, имитирующих астрофизические джеты, крайне важно создать расчётно-теоретическую модель формирования плазменных потоков при сжатии ТПО. Разумно предположить,…”

unclassified

Simulation of Plasma Shell Dynamics of Plasma-Focus Discharge for Various Gases in the Filippov-Type Plasma-Focus Facility

Ananyev¹,

Suslin²,

Kharrasov³

2017

PAST-TF

View full text Add to dashboard Cite

Моделирование динамики плазменной оболочки плазмофокусного разряда в различных газах в плазменном фокусе. Цель настоящей работы -численное моделирование движения токонесущей плазменной оболочки (ТПО) плазмофокусного разряда на стадии схождения к оси установки, при использовании различных рабочих газов в установке ПФ-3 -плазменном фокусе типа Филиппова. Для расчётов использована одножидкостная магнитогидродинамическая модель с учётом эффекта Холла вблизи электродов. Предложен подход, позволяющий проводить расчёты для различных газов и их смесей без подбора и изменения расчётных коэффициентов. Моделирование движения ТПО находится в хорошем соответствии с эксперименталь-ными результатами для тяжёлых (Ne, Ar) и лёгких (D2) газов. Смоделировано влияние добавки тяжёлого газа (Хе) к дейтерию на структуру оболочки и динамику сжатия.Ключевые слова: плазменный фокус, численное моделирование, одножидкостная МГД-модель, эффект Холла, магнитозондо-вые измерения, электронно-оптические методы диагностики плазмы. SIMULATION OF PLASMA SHELL DYNAMICS OF PLASMA-FOCUS DISCHARGE FOR VARIOUS GASES IN THE FILIPPOV-TYPE PLASMA-FOCUS FACILITY S.S. Ananyev, S.V. Suslin, A.M. Kharrasov NRC «Kurchatov Institute», Moscow, RussiaThe purpose of this work is numerical modeling of the motion of the current carrying plasma shell (CPS) of a plasma-focus discharge at the final stage of radial compression, using various working gases in the PF-3 facility-the Filippov-type plasma focus. For calculations, a single-fluid magnetohydrodynamic model is used with allowance for the Hall-effect near the electrodes. We have proposed an approach that allows calculations for various gases and their mixtures without selection and variation of the design coefficients. The simulation of CPS motion is in good agreement with the experimental results for heavy gases (Ne, Ar) and light gases (D2). The effect of adding a heavy gas (Xe) to deuterium on the shell structure and compression dynamics was modeled. ВВЕДЕНИЕВысокий интерес к плазменному фокусу (ПФ) уже более полувека поддерживается благодаря тому, что ПФ-разряд сопровождается интенсивными потоками плазмы, а также широкого спектра излучений: нейтронного, электромагнитного во всём диапазоне от СВЧ до жёсткого рентгена, пучков ионов и элек-тронов. Источником излучения является плотная горячая плазма, характерная для Z-пинчей, формиру-ющаяся при схождении токонесущей плазменной оболочки к оси. В связи с особенностью ПФ-разряда, независимо от геометрии ПФ-системы, ТПО имеет вид воронки, что вызывает нецилиндричность фор-мирования пинча. Наблюдалось, что изменение профиля сходящейся ТПО приводит к различным режи-мам работы установки с точки зрения эмиссионных характеристик [1]. В работах [2, 3] и более ранних [4] было показано, что форма ТПО в значительной степени определяет условия вытекания плазмы из области пинча/пинчевания, что, в свою очередь, влияет на степень сжатия плазмы, развитие неустойчи-востей, генерацию высокоэнергичных пучков заряженных частиц, генерацию рентгеновского излучения и нейтронов. Также п...

show abstract

Spectroscopic measurements of the parameters of the helium plasma jets generated in the plasma focus discharge at the PF-3 facility

Cited by 21 publications

References 3 publications

The mathematical model of an astrophysical jet simulation by the laboratory facility “plasma focus”

The mathematical model of an astrophysical jet simulation by the laboratory facility “plasma focus”

The collimated propagation causes of astrophysical and laboratory jets

Simulation of Plasma Shell Dynamics of Plasma-Focus Discharge for Various Gases in the Filippov-Type Plasma-Focus Facility

Contact Info

Product

Resources

About