VI Международная Киевская конференция по теории плазмы

Рубрика : Интересное

VI Международная Киевская конференция по теории плазмыЛетом 1984 г. в Лозанне (Швейцария) состоялись VI Международная Киевская конференция по теории плазмы и VI Международный конгресс по волнам и иеустойчивостям в плазме, которые были проведены в рамках объединенной Международной конференции по физике плазмы.

Основной целью конференции в Лозанне было обсуждение фундаментальных вопросов физики плазмы, при этом значительное внимание уделялось результатам исследований на различных термоядерных установках — токамаках и стеллараторах (одним из главных рассматриваемых вопросов было установление соответствия между существующим теоретическими представлениями и Наблюдаемыми экспериментальными фактами), а также толкованию разнообразных явлений, проявляющихся в околоземной ионосфере, космосе и различных астрофизических объектах.

работа программистом сложная, но очень увлекательная

Конференция была поддержана Международным союзом теоретической и прикладной физики (ИЮПАП), Европейским физическим обществом, Союзом синтеза при Евратоме, Европейским космическим агентством, Швейцарским физическим обществом, а также другими научными и промышленными организациями Швейцарии.

Она проводилась на базе Исследовательского центра по физике плазмы при Федеральной политехнической школе в Лозанне. Директор центра Ф. Тройон возглавил Международный организационный комитет.


По числу участников и по количеству докладов (50 обзорных и свыше 400 стендовых) конференция в Лозанне была чрезвычайно представительной и позволяет составить достаточно полную картину современного состояния исследований в области физики плазмы, в том числе связанных с проблемой осуществления управляемого термоядерного синтеза, а также с изучением явлений в околоземной и космической плазме. Доклады на конференции можно условно сгруппировать по следующим разделам: общая теория плазмы, лабораторная плазма, плазма синтеза, космическая плазма и астрофизика. Отметим некоторые из наиболее интересных докладов по указанным разделам.

Общая теория плазмы. Т. Стикс (США) остановился на историческом развитии представлений о волнах в плазме. Современные представления о процессах в высокотемпературной плазме во многом основаны на учете

Международная конференция по физике плазмы 69
ее волновых свойств, которые проявляются в различных механизмах их нелинейного взаимодействия.
Ряд докладов был посвящен вопросам динамической теории плазмы, описывающей как движение отдельных частиц, так и взаимодействие небольшого числа волн. Вопросы внутренней стохастизации движения в коллективе частиц рассматривались в интересном докладе Б. В. Чирикова (СССР). Хаос, странные аттракторы и нелинейная динамика на примере диссипативных систем обсуждались в докладе Е. Отта (США), гамильто-новы системы — в докладе Дж. Грина (США).

Основное достижение в этом направлении за последнее время — создание теории критических явлений, описывающей переход от регулярного движения к хаотическому. Она позволяет с хорошей точностью предсказывать критические значения параметров системы, а также критическую структуру движения и его статистические свойства. Исследования проводятся пока на простых моделях с привлечением численных экспериментов. Использование сверхкомпьютеров дает возможность перехода к более сложным и реалистическим моделям, в частности к исследованию самосогласованных задач.


Доклад Д. Песме (Франция) был посвящен детальному рассмотрению взаимодействия между частицами и волнами в плазме и обсуждению различных подходов, используемых для описания турбулентности в ней. Был сделан вывод о том, что наиболее обоснован подход, получивший название «приближение прямого взаимодействия», на основе которого предсказывается увеличение передачи импульса между частицами и волнами. В итоге это приводит к перенормировке коэффициента линейного затухания волн и коэффициента квазилинейной диффузии. Он указал на неприменимость квазилинейного приближения в теории одномерной ленгмюровской турбулентности.

А. Г. Ситенко изложил перенормированную статистическую теорию турбулентности в плазме, основанную на введении квадратичной корреляционной функции для флюктуации плотности частиц и функции отклика плазмы на малое внешнее возмущение. Рассмотрен случай и потенциальных, и непотенциальных электромагнитных флюктуации. В терминах перенормированных величин сформулировано флюктуационно-диссипативное соотношение для турбулентной плазмы. Формализм теории применен и для описания низкочастотных возбуждений плазмы в сильном магнитном поле. Найдены стационарные спектры конвективных и дрейфовых возбуждений для различных турбулентных режимов плазмы и рассчитаны коэффициенты аномального переноса. В докладе В. П.

Силина рассмотрены ионно-звуковая турбулентность и аномальное сопротивление в плазме. Изложена самосогласованная теория ионно-звуковой турбулентности, одновременно учитывающая индуцированное рассеяние звука на ионах и квазилинейную релаксацию электронов на ионно-звуковых пульсациях. Определена высокочастотная проводимость плазмы, обусловленная рассеянием электронов на турбулентных пульсациях ионного звука. Исследовано нетепловое излучение плазмы с развитой ионно-звуковой турбулентностью, обусловленное взаимодействием электронов с турбулентными пульсациями. Вычислен коэффициент испускания и установлена его связь с эффективной частотой столкновения, характеризующей поглощение электромагнитного излучения. Выявлены закономерности аномального нетеплового излучения, обусловленные ионно-звуковыми шумами.

В другом докладе В. П. Силина рассмотрено двойное вынужденное комбинационное рассеяние в плазме при наличии поверхности отражения для волны накачки и рассеянных волн. Показано, что эффект двойногорассеяния приводит к асболютной неустойчивости рассеянных волн.

Международные научные связи.

Дано дальнейшее развитие теории параметрических неустойчивостей плазмы. А. Д. Пилий (СССР) рассмотрел явление повышенного рассеяния и обсудил возможность приложения его для диагностики плазмы. Проблема коллективного ускорения частиц обсуждалась в докладе Дж. Даусона (США).
Лабораторная плазма. В ряде докладов были представлены результаты экспериментального исследования различных нелинейных процессов в плазме. В очень интересном докладе А. Вонга (США) обсуждались результаты экспериментального обнаружения коллапса ленгмюровских волн, возбуждаемых в плазме холодным электронным пучком. Показано, что на начальной стадии происходит пространственное нарастание линейно-неустойчивых волн, которые затем коллапсируют в область с пространственными размерами порядка нескольких десятков дебаевских радиусов. При этом происходит уход пучка от коллапсирующего волнового пакета, в результате чего пучок восстанавливает свою первоначальную форму и распространяется на расстояния, большие, чем это предсказывает линейная теория неустойчивости. Экспериментально полученные значения для инкремента и порога коллапса согласуются с теоретическими предсказаниями.

Результаты экспериментального изучения конвективных ячеек в плазме в сильном магнитном поле были представлены в докладе X. Сугаи (Япония). Солитонный резонанс и связанные явления в плазме рассмотрены в докладе другого японского физика — Н. Яимы. Об экспериментальном изучении нагрева плазмы турбулентностью, возбуждаемой пучком, рассказал В. С. Койдан (СССР).
Ряд докладов на конференции был посвящен вопросам плазменной электроники. Детальное обсуждение достижений и перспектив высокочастотной электроники представлено в докладе А. А. Рухадзе (СССР). Докладчик привел характеристики плазменного СВЧ-генератора с перестраиваемой частотой на сильноточном релятивистском электронном пучке и указал, что релятивистские плазменные СВЧ-генераторы по своим параметрам не уступают вакуумным, а по качествам (перестраиваемость частоты генерации и возможность продвижения в миллиметровую область длин волн) значительно их превосходят. Использование сильноточных релятивистских пучков позволяет создать плазменные СВЧ-генераторы с рекордными значениями параметров. Результаты аналогичных экспериментов по возбуждению волн в системе плазма—релятивитский пучок бы-ли приведены также в сообщении Г. Бенфорда (США).


Проблеме повышения мощности, эффективности и частоты гиротронов был посвящен доклад А. Гольденберга (СССР). В докладе В. Гранатштейна (США) был дан обзор работ американских исследователей по созданию гиротронов в миллиметровой области длин волн: квазистационарных на слаботочных пучках с мощностью до 10 МВт и импульсных на сильноточных пучках мощностью свыше 1 ГВт. Эффективность слаботочных гиротронов достигает нескольких десятков процентов, а сильноточных — нескольких процентов. В сообщении В. Гранатштейна описан усилитель — мазер на свободных электронах (длина волны 1 см) с малым разбросом скоростей электронов, в котором достигнут коэффициент усиления около 30 дБ при выходной мощности несколько мегаватт. Г. Бекефи и другие (США) описали мазер на свободных электронах на рамановском рассеянии с более чем двукратным повышением частоты сигнала. В других докладах были рассмотрены вопросы создания источников ионных и плазменных пучков, плазменных слоев, а также изучались элементарные процессы и нелинейные эффекты в разрядах.

Международная конференция по физике плазмы 71
И. Ншпида и другие (Япония) указали на новый эффективный ускорительный механизм, связанный с резонансным усилением поля падающей волны в критической области слабозамагниченной плазмы, сопровождающимся возникновением холловского ускорения электронов. Авторы полагают, что реализация такого механизма ускорения может привести к созданию нового поколения плазменных электронных ускорителей.

Плазма синтеза

Значительное внимание в программе конференции было уделено вопросам физики термоядерной плазмы. В докладе В. С. Стрелкова (СССР) рассмотрено удержание плазмы в системе «Токамак-10» в зависимости от различных параметров. Законы скейлинга позволяют переносить полученные зависимости на более крупные установки. Детально обсуждался также вопрос о нагреве с помощью электронного циклотронного резонанса.
В докладе X. Фюрта (США) была изложена программа исследований по физике плазмы в Принстонской лаборатории, в частности были сообщены первые результаты по нижнегибридному нагреву на токамаке TFTR (ток в несколько сотен килоампер поддерживался в течение нескольких секунд). А. Гибсон (Англия) в своем докладе остановился на характеристике крупнейшей европейской тороидальной установки JET (вступившей в строй в прошлом году) и привел результаты первых экспериментов по омическому нагреву плазмы в ней. Получены следующие значения параметров: температура Т>2 кэВ, энергетическое время удержания фЕ>0,55 с и плотность n>2•1019 м-3. В настоящее время достижение более высоких значений параметров лимитируется уровнем загрязнений в плазме.

Современное состояние исследований на стеллараторах обсуждалось в докладе X. Вобига (ФРГ), а различные аспекты исследований на токамаках рассматривались в докладах О. Грубера (ФРГ) — режимы удержания в токамаках при омическом и дополнительном нагревах, X. Солтвича (ФРГ) — сравнение значений электрической проводимости, получаемых из измерений распределения плотности тока и профиля электронной температуры в Текстор-токамаке. Значительное число докладов было посвящено различным вопросам нагрева и диагностики плазмы в термоядерных установках: доклады Р. Вильгельма (ФРГ) — об использовании электронного циклотронного резонанса для перехода к бестоковому режиму работы на стеллараторе W-7, Г. Мелвина (Франция) — о возбуждении нижпегибридными волнами тока на токамаке Петула, Г. Коллинса (Швейцария) — об экспериментах по нагреву альвеновскими волнами.

В сообщении Ф. Тройона и других (Швейцария) обсуждалось влияние стационарного течения на равновесие в токамаке. При движении плазмы магнитные поверхности не являются изобарическими, что может приводить к наблюдаемым эффектам, в частности, при пучковом нагреве.

В докладе Л. М. Дегтярева (СССР) на основе уравнений идеальной магнитогидродинамики обсуждался вопрос о предельном значении параметра в в токамаках. Экспериментальные результаты, полученные на ряде установок (JET и др.), проанализированы в докладе К. Макгваира (США).
Значительное внимание было уделено изучению различных проявлений низкочастотной турбулентности в токамаках. Как известно, в плазме токамака, удерживаемой и стабилизируемой сильным магнитным полем, очень существенны коллективные эффекты, проявляющиеся в возникновении различных МГД-колебаний с конечной амплитудой и приводящие к аномально высоким значениям коэффициентов диффузии и электронного теплопереноса. Пока нет единой точки зрения в объяснении

Международные научные связи 72
этих особенностей. Возможно, за аномальные переносы тепла и частиц ответственны как мелкомасштабные колебания, так и крупномасштабные МГД-возмущения, связанные с островной структурой магнитных поверхностей. В докладе Б. Коппи (США) рассмотрена возможность объяснения аномального электронного теплопереноса (в частности, на основе данных, полученных на установке ALCATOR-C) с помощью введения безразмерного параметра (подобного числу Рейнольдса), который феноменологически характеризует плотность тока.

В ряде сообщений были рассмотрены различные особенности низкочастотных турбулентных спектров в токамаках. В работе С. Икезавы и других (Япония) измерены характеристики низкочастотного спектра флюктуации плотности методом микроволнового рассеяния (4 мм) при турбулетном нагреве в токамаке TORTUR. Экспериментальные данные согласуются с моделями дрейфовой неустойчивости и диссипативной неустойчивости в «банановом» режиме, предложенными Б. Б. Кадомцевым.


В обзорном докладе Р. Пост (США) остановился на физике процессов в магнитных зеркальных системах и возможностях их дальнейшего усо-вершенствования. В ряде докладов (X. Бодин — Англия, Р. Мозес — США, И. Джонес — Австралия) обсуждались результаты удержания и нагрева плазмы в магнитных ловушках, альтернативных по отношению к традиционным системам (токамакам и стеллараторам). Примеры таких ловушек — системы с реверсированным магнитным полем (реверсированные пинчи и компактные торы). Детальный анализ динамики крупномасштабной неустойчивости, развивающейся в реверсированном пинче, проведен в работах М. Малакарне и других (Англия). Измерения посредством магнитных и рентгеновских датчиков позволили установить радиальную структуру неустойчивых колебаний, в конечном итоге приводящих к образованию островной структуры магнитных поверхностей. Пере-крытие островов ведет к стохастизации магнитной структуры, увеличению коэффициента переноса и в результате — к уменьшению времени жизни плазмы.

В сообщении К. Джейна и других (Индия) приведено описание эксперимента, реализующего теоретически предсказанную возможность формирования замкнутой магнитной конфигурации при инжекции вращающегося релятивистского электронного пучка в цилиндрический плазменный объем. Показано, что магнитное поле, генерируемое релятивистским пучком, противоположно по знаку внешнему магнитному полю, поэтому при достаточно большом значении тока на периферии плазменного объема происходит реверсия магнитного поля, приводящая к формированию плазменной конфигурации типа компактного тора. В ряде других сообщений представлены результаты экспериментальных теоретических исследований методов стабилизации различных неустойчивостей и уменьшения торцевых потерь в открытых магнитных ловушках.
Ряд докладов был посвящен проблеме лазерного термоядерного синтеза. В докладе X. Барра (Англия) рассмотрено излучение гармоник из области четвертькритической плотности на поверхности образуемой лазером плазмы. Во многих сообщениях приводились и обсуждались результаты численных расчетов для моделей процессов, возникающих в плазме под действием лазерного облучения, а также результаты экспериментальных исследований.
Космическая плазма и астрофизика. В программе конференции достаточное внимание было уделено также приложению плазменных представлений для объяснения различных астрофизических процессов и явлений в космической и околоземной плазме. В докладе Д. Г. Ломинадзе (СССР) в качестве механизма излучения пульсаров рассматривались плазменные неустойчивости в их магнитосфере.

Физике солнечной короны был посвящен доклад М. Куперуса (Нидерланды), проблеме ускорения космических лучей — В. Аксфорда (Новая Зеландия). Связь между структурой галактики и солнечным ветром обсуждалась Г. Бертини (Италия). Бесстолкновительные ударные волны в космосе рассмотрены М. Шолером (ФРГ).

Международная конференция в Лозанне показала высокую интенсивность научных исследований по фундаментальным проблемам физики плазмы во всех ведущих научно-исследовательских центрах мира, а также во многих университетах. Представленные на конференции доклады и их обсуждение свидетельствуют о быстром развитии физики плазмы и дальнейшей интенсификации ее различных приложений.

Исследования цо физике плазмы в настоящее время являются основой развития ряда важнейших направлений современной науки и техники. В частности, они чрезвычайно важны для понимания процессов, определяющих условия реализации программы управляемого термоядерного синтеза. Хотя специальные вопросы, связанные с разработкой установок для термоядерного синтеза, и прикладные технические задачи детально не рассматривались на конференции, тем не менее принципиальные вопросы физики термоядерного синтеза и проблемы удержания плазмы подвергались тщательному анализу и оказались одними из центральных в проблематике конференции. В настоящее время существует не только качест-венное понимание физики процессов, протекающих в сложных термоядерных установках, но и получено качественное согласие теоретических представлений с имеющимися экспериментальными данными.

Значительный прогресс достигнут сейчас в понимании физики процессов, определяющих различные явления в лабораторной, околоземной и космической плазме. Удалось выявить плазменную природу разнообразных явлений и использовать представления физики плазмы для описания различных свойств и проявлений космических и астрофизических объектов.
Конференция, собравшая многих ведущих физиков-теоретиков и экс-периментаторов, работающих в области физики плазмы и смежных с ней областях, позволила детально обсудить актуальные проблемы и наметить основные направления дальнейшего развития теоретических и экспери-ментальных исследований. Конференция показала, что исследования по физике плазмы ведутся в СССР на уровне достижений мировых научных центров и по важнейшим направлениям занимают лидирующее положение. В нашей стране разработаны нелинейная электродинамика плазмы, теория флюктуации и стохастических процессов в ней, теория магнитного удержания плазмы, теория динамики релятивистских пучков и взаимодействия лазерного излучения с плазмой.

На заключительном заседании международного оргкомитета было решено провести следующую Международную конференцию по физике плазмы, объединяющую VII Международную конференцию по теории плазмы и VII Международный конгресс по волнам и неустойчивостям в плазме, в 1987 г. в Киеве.
УДК 533.9


Хотите получать материалы на e-mail?