Магнито-пазменный компрессор. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Магнито-пазменный компрессор (MПК) - плазмодинамическая система, предназначенная для реализации квазистационарных течений плазмы, сопровождающихся её сильным сжатием под действием сил инерции и собственного магн. поля. Основу МПК образуют два коаксиальных электрода (рис.), внутренний из к-рых имеет сужающуюся, близкую к конической, поверхность.

Схема магнитоплаз-менного компрессора (в разрезе): 1 - внутренний электрод; 2 - внешний электрод; 3 - элементарная трубка плазменного потока; 4 - область компрессии; 5 - источник питания; 6 - дивертор-ный канал, предотвращающий попадание примесей в область компрессии.

Между электродами течёт ток разряда, создающий магн. поле; под действием возникающей силы Ампера плазма разгоняется вдоль канала. На выходе МПК поток сходится к оси, где возникает область компрессии с высокими плотностью и температурой. Формированию области компрессии способствуют т. н. токи выноса, текущие в выходящей плазменной струе. Теория течений в МПК [1] в случае идеальной плазмы строится след, образом. Разбив плазменный поток между электродами на систему тонких коаксиальных потоков, можно для каждого из них записать три закона сохранения:

Здесь r = r(z) - ср. радиус трубки, f(z) - её ширина, r и v - плотность и скорость плазмы, i(r) - энтальпия плазмы, характеризующая её тепловую энергию, H(z) - напряжённость магн. поля. Ур-ние (а)выражает закон сохранения массы, (б)- характеризует вмороженностъ магнитного поля в плазму, (в) - ур-ние типа Бернулли уравнения для установившегося течения несжимаемой идеальной жидкости. Если на входе в канал скорость потока и тепловая энергия малы, то

(v_А - альвеновская скорость), т. е. на входе в канал энергия потока сосредоточена преим. в магн. поле. Если радиус трубки потока

, то можно реализовать т. н. компрессионный режим течения, при к-ром скорость будет изменяться мало, а магн. энергия будет переходить преим. в тепловую, т. е.

Отсюда следует, что максимально достижимые плотность и темп-pa равны:

Внешне процессы, происходящие в окрестности области компрессии, напоминают процессы в Z-пинче (см. Панч-эффект), но развёрнутые не во времени, а в пространстве.

Разряды в МПК могут быть в газах (водороде, воздухе и др.), а также на продуктах эрозии диэлектрика, разделяющего электроды. При разрядных токах ~300 к А на водороде получены степени сжатия Рмакс/Po ~ 50, а на воздухе ~400 [2]. Эрозионные МПК исследуются как возможные мощные источники излучения [3].

Литература по магнито-пазменным компрессорам

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.