НАЗВАНИЕ СТАТЬИ:
Плотность атомов и скорость диффузии в сильноионизованной неоднородной плазме~гелия

СПИСОК АВТОРОВ:
Коршунов О.В., Кавыршин Д.И., Чиннов В.Ф.

СПИСОК АВТОРОВ (С РАСШИФРОВКОЙ):
Коршунов Олег Владимирович, Кавыршин Дмитрий Игоревич, Чиннов Валерий Фёдорович

DOI:
https://doi.org/10.33849/2024201

ПОСТУПИЛА В РЕДАКЦИЮ:
1 июля 2024 г.

ЖУРНАЛ:
Вестник Объединенного института высоких температур

ТОМ:
14

ГОД:
2024

СТРАНИЦЫ:
4-11

РУБРИКА:
Низкотемпературная плазма

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
Плазма, неоднородность, равновесие, диффузия, гелий

КОДЫ КЛАССИФИКАТОРОВ:
УДК 537.523.5, УДК 533.93

АННОТАЦИЯ:
На основе решения задачи о диффузии в тринарной (трехкомпонентной) смеси ионизованного газа, подтвердившего применимость бинарной (двухкомпонентной) модели диффузии, получено простое решение задачи о пространственном распределении плотности атомов в~плазменном потоке цилиндрической симметрии. Оно применено к сильноионизованной электродуговой плазме Не при неравновесных условиях преобладания диффузии в рекомбинационной кинетике электрон-ионного газа, находящегося в бинарной смеси с атомами. Концентрация атомов оказывается намного выше термодинамически равновесной, а ее радиальный рост приводит плазму к промежуточному состоянию, близкому к изобарическому равновесию при малых токах дуги и изохорическому~--- при больших. Высокая плотность атомов исследуемой плазмы экспериментально подтверждена. Найдены радиальные распределения скоростей поперечной диффузии атомов и ионов с электронами. Большие величины этих скоростей (100--400 м/с) обусловливают особенности сильноточного разряда в потоке Не атмосферного давления, включая перемешивание в~движущейся плазме.

TITLE:
Density of atoms and diffusion rate in strongly ionized inhomogeneous Helium plasma

AUTHORS:
Korshunov O.V., Kavyrshin D.I., Chinnov V.F.

KEYWORDS:
molecular dynamics; non-ideal plasma physics; aluminum

ABSTRACT:
We have obtained a simple solution of the spatial distribution problem of atom density in cylindrically symmetric plasma flow from the diffusion problem solution results for a three-component mixture of ionized gas, which confirmed the applicability of the binary (two-component) model of diffusion. We have applied it to the binary mixture of electron-ion gas with atoms in strongly ionized electric arc plasma Ne under nonequilibrium conditions, which are the charge diffusion predominance over their recombination. The value of atom concentration was found to be much higher than the value at thermodynamically equilibrium, and its radial growth leads the plasma to an intermediate state close to isobaric equilibrium at small arc currents and isochoric at large ones. We have experimentally confirmed the high calculated atomic density values of the studied plasma. We obtained radial distributions of velocities of transverse diffusion of atoms and ions with electrons. Large values of these velocities (100-400 m/s) determine the festures of high-current discharge in the flow of non-atmospheric pressure, including mixing in the moving plasma.