Оценка рациональных энергетических параметров протонов в канале рельсотрона

Авторы: Качесов А.Е.
Опубликовано в выпуске: #8(61)/2021
DOI: 10.18698/2541-8009-2021-8-723
Раздел: Физика | Рубрика: Физика плазмы
Ключевые слова: рельсотрон, оптимальная энергия, рассеяние ионов на кристаллической решетке, метаемое тело, математическое моделирование, метод Монте-Карло, упругое рассеяние, потенциал Фирсова
Опубликовано: 26.08.2021

Выполнен числовой расчет на основе метода статистического моделирования среднего предаваемого импульса протонами метаемому телу в канале рельсотрона. Проведены анализ полученных данных и оценка оптимальной энергии протонов в плазменном образовании для максимальной передачи импульса в направлении движения метаемому телу в канале рельсотрона. Оптимальная энергия в соответствии с полученными результатами находится в диапазоне 66…67 эВ. Разгон протонов плазменного образования в канале рельсотрона до скорости, отвечающей найденной оптимальной энергии протонов, позволит повысить КПД рельсовых ускорителей, который на момент написания статьи в экспериментальных установках не превышает 40 %.

Литература

[1] Бобашев С.В., Жуков Б.Г., Куракин Р.О. и др. Сильные ударные волны и особенности течений ударно-сжатых газов в каналах рельсовых ускорителей. ЖТФ, 2015, т. 85, № 1, с. 39–46.

[2] Fortov V.E., Lebedev E.F., Luzganov S.N. et al. Railgun experiment and computer simulation of hypervelocity impact of lexan projectile on aluminum target. Int. J. Impact Eng., 2006, vol. 33, no. 1, pp. 253–262. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2006.09.008

[3] Schneider M., Vincent G., Hogan J.D. et al. The use of a railgun facility for dynamic fracture of brittle materials. IEEE Trans. Plasma Sci., 2015, vol. 43, no. 5, pp. 1162–1166. DOI: https://doi.org/10.1109/TPS.2015.2396081

[4] Hsu S.C. Experimental characterization of railgun-driven supersonic plasma jets motivated by high energy density physics applications. Phys. Plasmas, 2012, vol. 19, art. 123514. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4773320

[5] Жуков Б.Г., Резников Б.Г. Влияние плотности газа на движение свободного плазменного поршня в канале рельсотрона. ЖТФ, 2007, т. 77, № 7, с. 43–49.

[6] Betz H.D. Charge states and charge-changing cross sections of fast heavy ions penetrating through gaseous and solid media. Rev. Mod. Phys., 1972, vol. 44, no. 3, pp. 465–539. DOI: https://doi.org/10.1103/RevModPhys.44.465

[7] Ninov V., Armbruster P., Hesberger F.P. et al. Separation of actinide-made transurania by a gas-filled magnetic separator. Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A, 1995, vol. 357, no. 2-3, pp. 486–494. DOI: https://doi.org/10.1016/0168-9002(94)01701-8

[8] Paul M., Glagola B.G., Henning W. et al. Heavy ion separation with a gas-filled magnetic spectrograph. Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A, 1989, vol. 277, no. 2-3, pp. 418–430. DOI: https://doi.org/10.1016/0168-9002(89)90771-7

[9] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. М., Наука, 1973.

[10] Щербаков А.П. Методы компьютерного моделирования процессов атомного рассеяния в задачах научного приборостроения. Научное приборостроение, 2003, т. 13, № 1, с. 14–23.

[11] Голдстейн Г. Классическая механика. М., Наука, 1975.

[12] Кишиневский Л.М. Неупругие потери и сечение ионизации. Известия АН СССР. Серия физич., 1962, т. 26, с. 1410–1414.

[13] Gerasimov Yu.V., Maslov A.G., Kachesov A.E. et al. Dynamics of plasma piston composition. J. Phys.: Conf. Ser., 2019, vol. 1348, art. 012053. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1348/1/012053

[14] Кудрявцев А.А., Цендин Л.Д. Механизмы формирования функции распределения электронов в положительном столбе разряда в условиях существования «парадокса Ленгмюра». ЖТФ, 1999, т. 69, № 11, с. 34–41.