nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2023-4-5-13nuc-576Research ArticleСтатьиИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ ПЛАЗМЫ НА ПЛАЗМЕННО-ПУЧКОВОЙ УСТАНОВКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗОНДАMEASUREMENT OF ELECTRON TEMPERATURE AND PLASMA DENSITY ON A PLASMA-BEAM FACILITY USING ELECTRIC PROBEhttps://orcid.org/0000-0001-6836-1214СкаковМ. К.SkakovM. K.

Курчатов

Kurchatov

skakovmk@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1541-6231ТуленбергеновТ. Р.TulenbergenovT. R.

Курчатов

Семей

 

Kurchatov

Semey

tulenbergenov@nnc.kzhttps://orcid.org/0000-0003-4578-1798ЧектыбаевБ. Ж.ChektybayevB. Zh.

Курчатов

Kurchatov

chektybaev@nnc.kzhttps://orcid.org/0000-0002-7665-4022СоколовИ. А.SokolovI. A.

Курчатов

Семей

Kurchatov

Semey

sokolov@nnc.kzhttps://orcid.org/0000-0002-2188-8075МиниязовА. Ж.MiniyazovA. Zh.

Курчатов

Kurchatov

miniyazov@nnc.kzhttps://orcid.org/0000-0002-4423-4349ЖанболатоваГ. К.ZhanbolatovaG. K.

Курчатов

Kurchatov

kaiyrdy@nnc.kzНаурызбаевР. Ж.NauryzbaevR. Zh.

Курчатов

Kurchatov

nauryzbayev@nnc.kzРГП «Национальный ядерный центр Республики Казахстан»КазахстанNational Nuclear Center of the Republic of KazakhstanKazakhstanФилиал «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РК; НАО «Университет имени Шакарима города Семей»КазахстанRSE NNC RK Branch “Institute of Atomic Energy”; “Shakarim University” NCJSCKazakhstanФилиал «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РККазахстанRSE NNC RK Branch “Institute of Atomic Energy”Kazakhstan20232912202304513Copyright © Скаков М.К., Туленбергенов Т.Р., Чектыбаев Б.Ж., Соколов И.А., Миниязов А.Ж., Жанболатова Г.К., Наурызбаев Р.Ж., 20242024Скаков М.К., Туленбергенов Т.Р., Чектыбаев Б.Ж., Соколов И.А., Миниязов А.Ж., Жанболатова Г.К., Наурызбаев Р.Ж.Skakov M.K., Tulenbergenov T.R., Chektybayev B.Z., Sokolov I.A., Miniyazov A.Z., Zhanbolatova G.K., Nauryzbaev R.Z.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/576

В данной статье представлены экспериментальные данные по измерению электронной температуры и концентрации плазмы в радиальном направлении на плазменно-пучковой установке. Параметры плазмы определялись с помощью автоматизированной диагностической системы на основе электрического зонда для двух рабочих газов – водород и гелий. Определены зависимости электронной температуры и концентрации плазмы от изменения мощности электронного пучка и давления рабочего газа. Показано, что при увеличении мощности электронного пучка электронная температура в радиальном направлении не изменяется для обоих рабочих сред, а максимальная концентрация плазмы на установке зарегистрирована при наибольшем давлении газа ближе к центру пучка и составила 5·1016 м−3 для водорода и 5·1017 м−3 для гелия.

This article presents experimental data on measuring the electron temperature and plasma concentration in the radial direction on a plasma-beam setup. The plasma parameters were determined using an automated diagnostic system based on an electric probe for two working gases, hydrogen and helium. The dependences of the electron temperature and plasma density on the change in the electron beam power and working gas pressure are determined. It is shown that with an increase in the power of the electron beam, the electron temperature in the radial direction does not change for both working media, and the maximum plasma concentration in the facility was recorded at the highest gas pressure closer to the center of the beam and amounted to 5·1016 m−3 for hydrogen and 5·1017 m−3 for helium.

диагностика плазмыпараметры плазмывольтамперная характеристикаэлектронная температураконцентрация плазмыводородгелийplasma diagnosticsplasma parameterscurrent-voltage characteristicelectron temperatureplasma concentrationhydrogenheliumДанная работа выполнена в рамках грантового финансирования Министерством науки и высшего образования Республики Казахстан (Грант № AP13068552).ReferencesТуленбергенов Т.Р., Соколов И.А., Миниязов А.Ж., Кайырды Г.К., Ситников А.А. Обзор по линейным ускорителям. Вестник НЯЦ РК. 2019;1(4):59-67. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2019-4-59-67.Tulenbergenov T.R., Sokolov I.A., Miniyazov A.Zh., Kaiyrdy G.K., Sitnikov A.A. Review of linear accelerators. Bulletin of the National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan. 2019;1(4):59-67. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2019-4-59-67.Жданов С.К., Курнаев В.А., Романовский М.К., Цветков И.В. Основы физических процессов в плазме и плазменных установках: Учеб. пособие под ред. Курнаева В.А. М: МИФИ, 2007. 368 с.Zhdanov S.K., Kurnaev V.A., Romanovsky M.K., Tsvetkov I.V. Fundamentals of physical processes in plasma and plasma installations: Textbook. manual edited by Kurnaeva V.A. M: MEPhI, 2007. 368 p.S.K. Erentsa, P.C. Stangebyb, B. LaBombardc, J.D. Elderb, W. Fundamenski Simple relations between scrape-off layer parameters of high recycling divertors Part I: Therelation between `upstream' density and temperature. Nuclear Fusion, Vol. 40, No. 3. DOI: 10.1088/0029-5515/40/3/301.S.K. Erentsa, P.C. Stangebyb, B. LaBombardc, J.D. Elderb, W. Fundamenski Simple relations between scrape-off layer parameters of high recycling divertors Part I: Therelation between `upstream' density and temperature. Nuclear Fusion, Vol. 40, No. 3. DOI: 10.1088/0029-5515/40/3/301.Орлов К.Е. Диагностика низкотемпературной плазмы: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2005. 110 с.Orlov K.E. Diagnostics of low-temperature plasma: Textbook. allowance. SPb.: Publishing House Polytechnic. Univ., 2005. 110 p.Демидов В. И., Колоколов Н. Б., Кудрявцев А. А. Зондовые методы исследования низкотемпературной плазмы. Энергоатомиздат, 1996.Demidov V.I., Kolokolov N.B., Kudryavtsev A.A. Probe methods for studying low-temperature plasma. Energoatomizdat, 1996.Райзер Ю. П. Физика газового разряда. 3-е изд. переработанное и дополненное. – Долгопрудный: Издательский дом “Интеллект”, 2009 – 311-336с.Raiser Yu. P. Physics of gas discharge. 3rd ed. revised and expanded. – Dolgoprudny: Publishing house “Intelligence”, 2009 – 311-336 p.Шотт Л. Электрические зонды. В кн. Методы исследования плазмы. Пер. с англ. Под ред. В. Лохте-Хольтгревена. М. Мир. 1971.Schott L. Electrical probes. In the book. Plasma research methods. Per. from English Ed. V. Lochte-Holtgreven. M. Mir. 1971.Shankar Bhattarai et al. Theoretical Study of Spherical Langmuir Probe in Maxwellian Plasma. International Journal of Physics. 2017, 5(3), 73-81 doi:10.12691/ijp-5-3-2.Shankar Bhattarai et al. Theoretical Study of Spherical Langmuir Probe in Maxwellian Plasma. International Journal of Physics. 2017, 5(3), 73-81 doi:10.12691/ijp-5-3-2.Козлов О.В. Электрический зонд в плазме. Москва: Атомиздат; 1969.Kozlov O.V. Electric probe in plasma. Moscow: Atomizdat; 1969.Установка для моделирования взаимодействия плазмы с кандидатными материалами термоядерного реактора. Патент РК на полезную модель № 2221; опубл. 15.06.2017, Бюл. № 11. М.К. Скаков, Б.К. Рахадилов, Т.Р. Туленбергенов.Installation for simulating the interaction of plasma with candidate materials of a thermonuclear reactor. RK patent for utility model No. 2221; publ. 06/15/2017, Bulletin. No. 11. M.K. Skakov, B.K. Rakhadilov, T.R. Tulenbergenov.Т.Р. Туленбергенов, А.Ж. Миниязов, И.А. Соколов, Г.К. Кайырды, Роль имитационного стенда с плазменно-пучковой установкой в исследованиях плазменно-поверхностного взаимодействия, Вестник НЯЦ РК.– 2019, вып. 4.– С. 51-58.T.R. Tulenbergenov, A.Zh. Miniyazov, I.A. Sokolov, G.K. Kaiyrdy, The role of a simulation stand with a plasma-beam installation in studies of plasma-surface interaction, Bulletin of the National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan. – 2019, no. 4.– pp. 51-58.Miniyazov A.Z., Skakov M.K., Tulenbergenov T.R., Sokolov I.A., Zhanbolatova G.K., Bukina O.S. et al. (2021) Investigation of tungsten surface carbidization under plasma irradiation. Journal of Physics: Conference Series. 2064: 012053https://doi.org/10.1088/1742-6596/2064/1/012053Miniyazov A.Z., Skakov M.K., Tulenbergenov T.R., Sokolov I.A., Zhanbolatova G.K., Bukina O.S. et al. (2021) Investigation of tungsten surface carbidization under plasma irradiation. Journal of Physics: Conference Series. 2064: 012053 https://doi.org/10.1088/1742-6596/2064/1/012053E. G. Shustin, Beam–Plasma Discharge in Space and in a Lab. 2021, Published in Fizika Plazmy, 2021, Vol. 47, No. 6, pp. 518–530, DOI: 10.1134/S1063780X21060143.E. G. Shustin, Beam–Plasma Discharge in Space and in a Lab. 2021, Published in Fizika Plazmy, 2021, Vol. 47, No. 6, pp. 518–530, DOI: 10.1134/S1063780X21060143.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.