Эксπир
Регистрация / Вход

Исследования электрофизических и излучательных характеристик мегаамперных разрядов в газах высокой плотности на "Установке сверхскоростного разгона тел модифицированная(УСРТМ), (рег.№01-95)" в интересах энергетики"

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.518.12.7001
Организация
ИЭЭ РАН
Руководитель работ
Будин Александр Васильевич
Продолжительность работ
2008, 5 мес.
Бюджетные средства
4,49 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Исследование мегаамперных разрядов в газах высокой плотности.
Проведение исследований и обеспечение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ, проводимых организациями Российской Федерации, с предоставлением возможности использования методов научных исследований, разработанных или освоенных для уникальной установки, стенда (УСУ).
Развитие материально-технической базы УСУ путем дооснащения имеющихся специализированных комплексов (лабораторий), приобретаемым научным оборудованием для обеспечения и развития исследований в форме коллективного пользования.

Этапы проекта

1
03.06.2008 - 31.08.2008
1. Характеристика созданной научно-технической продукции
Объектом исследования являлись сильноточный импульсный разряд в водороде, излучательные характеристики разряда в мягкой рентгеновской области спектра, параметры разряда в режиме критического сжатия. Задачи работы на данном этане:
Разработка конструкции и изготовление буферной камеры для датчика рентгеновского излучения.
Разработка и изготовление усилителя сигнала для датчика рентгеновского излучения.
Проведение испытаний и калибровки системы регистрации рентгеновского излучения.
Расчетная оценка параметров мягкого рентгеновского излучения сильноточного разряда в водороде.
Наиболее значимые результаты, полученные за отчетный период:
1. Создана и апробирована буферная камера для защиты датчика мягкого рентгеновского излучения от воздействия импульсного давления, высокой температуры и ударных волн.
2. Создан и апробирован усилитель сигнала для датчика мягкого рентгеновского излучения.
3. Проведены испытания и калибровка системы регистрации мягкого
рентгеновского излучения сильноточного импульсного разряда в водороде.
4. Проведена расчетная оценка параметров мягкого рентгеновского излучения сильноточного разряда в водороде, результаты которой оказались близкими к имеющимся экспериментальным данным.
В результате проведенных работ создана и испытана система диагностики МРИ сильноточного разряда в плотной газовой среде.
Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели:
— диагностика МРИ - диапазон регистрируемого излучения 20 эВ-20 кэВ;
— чувствительность детектора - 50 миллиампер на ватт падающего излучения;
— диапазон параметров рабочего газа: начальное давление — до 10 МПа, максимальная среднемассовая температура после нагрева дугой - 3000 К.
2. Области и масштабы использования полученных результатов
Результаты получены на промежуточном этапе и будут использованы на завершающем этапе работ по данному проекту. Созданная система диагностики мягкого рентгеновского излучения будут применяться для исследования излучательных характеристик сильноточного разряда в плотной газовой среде. Основным преимуществом системы является возможность достижения и регистрации уникальных экспериментальных параметров при сравнительно небольших затратах, надежность и воспроизводимость
Развернуть
2
01.09.2008 - 30.11.2008
1. Создан диагностический комплекс, позволяющий исследовать излучательные характеристики электрического разряда в газах при начальной концентрации молекул до 1022 см-3 и амплитуде тока до 1.5 МА в мягкой рентгеновской области спектра. Разработана конструкция буферной камеры для защиты детектора рентгеновского излучения от воздействия высокого давления, температуры и ударных волн. Диапазон энергий регистрируемого излучения 20 эВ-20 кэВ;
2. Проведены успешные эксперименты по регистрации собственного рентгеновского излучения сильноточного разряда в водороде при начальном давлении 5-7 МПа. Параметры рентгеновского излучения оказались близкими к расчетным. Оценка температуры плазмы, сделанная на основании данных рентгеновской диагностики, дала величину 300 – 350 эВ.
3. Проведены спектрометрические и пирометрические исследования сильноточного разряда в водороде и гелии при начальном давлении 5-32 МПа и токах до 2 МА, а также детальные времяразрешенные скоростные оптические исследования сильноточного разряда при достижении критического тока сжатия Пиза-Брагинского.
4. На основе полученных экспериментальных данных сделана расчетная оценка параметров сильноточного разряда в газе высокого давления.
5. По результатам экспериментальных исследований и расчетов сделаны следующие выводы:
— Критический ток, при котором начинается сжатие канала разряда, величина которого для разрядов в вакууме составляет 100 -200 кА, в разрядах с начальным давлением 5 – 30 МПа возрастает до ~1 МА. Это происходит из-за уменьшения излучательных потерь, вызванного поглощением излучения в переходном слое водорода или гелия. Увеличение критического тока происходит также вследствие роста полного числа ионов металла в сечении канала. Наличие плотной оболочки из окружающего канал газа позволяет регулировать параметры дуги за счет изменения величины начального давления и рода газа.
— Тремя различными способами (по проводимости канала, по потемнению канала и по наличию рентгеновского излучения) установлено, что после начала сжатия канала разряда его температура превышает 200 эВ.
— Образование высокотемпературной зоны в канале сильноточного разряда в плотном газе, по-видимому, вызвано теми же причинами, что и образование “горячих точек” при разрядах в вакууме (радиационное сжатие).
2.2. Новизна научных, конструкторских или технологических решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
В отличие от исследований рентгеновского излучения дуг низкого давления, которые проводятся давно и достаточно интенсивно, данных о регистрации собственного рентгеновского излучения разряда в плотном газе не обнаружено, что позволяет говорить об уникальности проводимых исследований и об их соответствии мировому уровню.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.8 Проведение исследований с использованием уникальных стендов и установок, а также уникальных объектов научной инфраструктуры (включая обсерватории, ботанические сады, научные музеи и др.), научных организаций и образовательных учреждений высшего профессионального образования
Тема
Исследование электрофизических и излучательных характеристик мегаамперных разрядов в газах высокой плотности с использованием уникальных стендов и установок.
Продолжительность работ
2008, 5 мес.
Бюджетные средства
4,49 млн
Количество заявок
1
Тема
Проведение исследований с использованием высокоэнергетических уникальных установок и комплексов.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 17 мес.
Бюджетные средства
55,8 млн
Количество заявок
13
Тема
Обеспечение центром коллективного пользования научным оборудованием комплексных исследований в области оптических и электрофизических технологий создания и обработки кристаллических материалов.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 9 мес.
Бюджетные средства
17,2 млн
Количество заявок
2
Тема
Проведение исследований физических и химических процессов с использованием уникальных стендов и установок в области энергетики и энергосбережения.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 17 мес.
Бюджетные средства
85,8 млн
Количество заявок
21
Тема
Обеспечение центром коллективного пользования научным оборудованием комплексных исследований в области водородной энергетики и электрохимических технологий.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 9 мес.
Бюджетные средства
17,2 млн
Количество заявок
3