Modeling of icrh slow wave propagation and absorption in Wendelstein 7-X stellarator

The propagation and absorption of slow waves in the plasma of the Wendelstein 7-X stellarator was investigated by the ray tracing. The aim of the work was to obtain a qualitative picture of the penetration into the plasma of a wave excited by the potential difference between the antenna conductors and the antenna box. For this, a ray code was used, which performs calculations in the magnetic configuration of the stellarator obtained by the VMEC code. A strong influence of the type of magnetic configuration (“higher mirror”, “lower mirror”, or standard configuration) on the propagation and absorption of a slow wave was found.Поширення і поглинання повільної хвилі в плазмі стеларатора Вендельштейн 7-Х було досліджено методом променевих траєкторій. Мета роботи – отримання якісної картини проникнення в плазму хвилі, що збуджується за рахунок різниці потенціалів між провідниками антени і антенним боксом. Для цього використаний променевий код, який виконував розрахунки в магнітній конфігурації стеларатора, що отримана кодом VMEC. Виявлено сильний вплив виду магнітної конфігурації (посилені гофри, зменшені гофри або стандартна конфігурація) на поширення і поглинання повільної хвилі.Распространение и поглощение медленной волны в плазме стелларатора Вендельштейн 7-Х было исследовано методом лучевых траекторий. Цель работы – получение качественной картины проникновения в плазму волны, возбуждаемой за счет разности потенциалов между проводниками антенны и антенным боксом. Для этого использован лучевой код, который выполнял расчеты в магнитной конфигурации стелларатора, полученной кодом VMEC. Обнаружено сильное влияние вида магнитной конфигурации (усиленные гофры, уменьшенные гофры или стандартная конфигурация) на распространение и поглощение медленной волны

Modelling of dual-polarization interferometry in stellarators

The dual polarization interferometers have been designed and applied in the Uragan-3M and Uragan-2M torsatrons. However, an extensive modeling of microwave propagation through the plasma in the sheared magnetic field should be provided for correct interpretation of data. For this purpose, the system of two bounded ordinary differential equations of the second order for the electric fields of the ordinary and extraordinary waves was solved numerically. The transfer matrix from launching to receiving waveguides was obtained in the wide range of plasma parameters. This gives the possibility to understand the results of already fulfilled measurements and to propose the optimized way for dual-polarization interferometry in stellarators.Двополяризаційні інтерферометри було застосовано в торсатронах Ураган-3М та Ураган-2М. Для коректної інтерпретації результатів експериментів, необхідно виконати моделювання поширення мікрохвиль, що зондують плазму, через плазму в магнітному полі змінного напрямку. З цією метою система двох пов’язаних диференційних рівнянь другого порядку для електричних полів звичайної та незвичайної хвиль розв’язувалась числовим методом. У широкому діапазоні параметрів плазми було отримано передаточну матрицю від рупора, що випромінює хвилі, до рупора, що їх приймає. Це дало можливість краще зрозуміти результати проведених експериментів і запропонувати оптимізовану схему двополяризаційного інтерферометра.Двухполяризационные интерферометры применялись на торсатронах Ураган-3М и Ураган-2М. Для корректной интерпретации результатов экспериментов необходимо промоделировать распространение зондирующих волн через плазму в магнитном поле переменного направления. Для этого система двух связанных дифференциальных уравнений второго порядка для электрических полей обыкновенной и необыкновенной волн решалась численно. В широком диапазоне параметров плазмы была получена передаточная матрица от излучающего рупора к приемному рупору. Это дало возможность лучше понять результаты проведенных экспериментов и предложить оптимизированную схему двухполяризационного интерферометра

Fast and accurate algorithm of 3D magnetic surfaces reconstruction in stellarators

An algorithm of calculation of approximating functions, which establish the one-to-one correspondence between the real coordinate mesh with arbitrary step and magnetic flux label in the whole plasma volume, was developed. It allows one to calculate flux label along the lines of sight of the applied diagnostics and to define the probes locations and RF antenna position in relation to the last closed magnetic surface. Moreover, now it is possible to provide fast visualization of magnetic configuration during the experiment.Наведено швидкий та точний алгоритм обчислення функцій, що апроксимують магнітні поверхні торсатрона. Вони здійснюють взаємно однозначну відповідність між просторовими координатами в об’ємі плазми та позначкою магнітних поверхонь. За допомогою цих функцій можна обчислювати значення позначки магнітних поверхонь вздовж ліній зондування різних діагностик, визначати розташування зондів та положення ВЧ-антен відносно останньої замкнутої магнітної поверхні. Більш того, стає можливим забезпечити швидку візуалізацію магнітної конфігурації торсатрона під час проведення експериментуПредставлен быстрый и точный алгоритм вычисления аппроксимирующих функций, которые устанавливают взаимно однозначное соответствие между пространственными координатами в объеме плазмы и меткой магнитных поверхностей. С помощью этих функций можно вычислять значение метки магнитных поверхностей вдоль линий зондирования различных диагностик, определять положение зондов и позицию ВЧ-антенн относительно крайней замкнутой магнитной поверхности. Более того, стало возможным обеспечить быструю визуализацию магнитной конфигурации торсатрона во время проведения эксперимента

Two dimensional code for modeling of high ione cyclotron harmonic fast wave heating and current drive

A two dimensional numerical code for computation of the electromagnetic field of a fast magnetosonic wave in a tokamak at high harmonics of the ion cyclotron frequency has been developed. The code computes the finite differ-ence solution of Maxwell’s equations for separate toroidal harmonics making use of the toroidal symmetry of tokamak plasmas. The proper boundary conditions are prescribed at the realistic tokamak vessel. The currents in the RF antenna are specified externally and then used in Ampere’s law. The main poloidal tokamak magnetic field and the "kinetic" part of the dielectric permeability tensor are treated iteratively. The code has been verified against known analytical solutions and first calculations of current drive in the spherical torus are presented.Разработан двумерный код для расчёта электромагнитного поля быстрой магнитозвуковой волны в токамаках в диапазоне высоких гармоник ионной циклотронной частоты. Используя тороидальную симметрию плазмы токамака, методом конечных разностей код находит решение уравнений Максвелла для отдельной тороидальной гармоники. Граничные условия задаются на реальной стенке камеры токамака. ВЧ-антенна моделируется введением «внешнего» тока в закон Ампера. Полоидальное удерживающее магнитное поле и вклад «тепловой» части тензора диэлектрической проницаемости плазмы включены в расчёты с помощью итераций. Код был верифицирован путём сравнения расчётов с известным аналитическим решением. Представлены первые расчёты тока увлечения в сферическом торе.Розроблено двовимірний код для розрахунку електромагнітного поля швидкої магнітозвукової хвилі в токамаках у діапазоні високих гармонік циклотронної частоти іонів. Використовуючи тороїдальну симетрію плазми токамаків, код знаходить рішення рівнянь Максвела методом скінчених різниць для окремої тороїдальної гармоніки. Граничні умови задаються на реальній стінці камери токамака. ВЧ-антена моделюється введенням «зовнішнього» струму в закон Ампера. Полоїдальне магнітне поле, що утримує, і внесок від «теплової» частини тензора діелектричної проникливості плазми включені в розрахунки за допомогою ітерацій. Код було перевірено шляхом порівняння розрахунків з відомим аналітичним рішенням. Наведено перші розрахунки струму захоплення в сферичному торі

STUDY OF LAKES MORPHOMETRY IN THE BORDERS OF PLEISTOCENE GLACIATIONS OF THE NORTHWEST RUSSIA

71-7

Reconstruction of palaeoecological and palaeoclimatic conditions of the Holocene in the south of the Taimyr according to an analysis of lake sediments

© 2017, Pleiades Publishing, Ltd. A sediment core from Khatanga-12 Lake (Taimyr Peninsula, Krasnoyarsk krai) has been studied. The 131.5-cm-long core covers ca. 7100 years of sedimentation. Chironomid analysis, a qualitative reconstruction of the paleoenvironment in the region, and a quantitative reconstruction of variations of the mean July air temperature and in the water depth of the lake have been performed using Northern Russia chironomid-inferred mean July temperature models (Nazarova et al., 2008, 2011, 2015). Khatanga-12 Lake was formed during the Middle Holocene warming as a result of thermokarst processes. The development of the lake ecosystem at different stages of its development was influenced by climatic and cryolithogenic factors. The Middle Holocene warming, which occurred around 7100–6250 cal. years BP, activated thermokarst processes and resulted in the formation of the lake basin. Later, between 6250 and 4500 cal. years BP, a period of cooling took place, as is proved by chironomid analysis. The bottom sediments of the lake during this period were formed by erosion processes on the lake shores. The reconstructed conditions were close to the modern after 2500 cal. years BP

Domain wall conduction in multiaxial ferroelectrics

The conductance of domain wall structures consisting of either stripes or cylindrical domains in multi-axial ferroelectric-semiconductors is analyzed. The effects of the domain size, wall tilt and curvature, on charge accumulation, are analyzed using the Landau-Ginsburg Devonshire (LGD) theory for polarization combined with Poisson equation for charge distributions. Both the classical ferroelectric parameters including expansion coefficients in 2-4-6 Landau potential and gradient terms, as well as flexoelectric coupling, inhomogeneous elastic strains and electrostriction are included in the present analysis. Spatial distributions of the ionized donors, free electrons and holes were found self-consistently using the effective mass approximation for the respective densities of states. The proximity and size effect of the electron and donor accumulation/depletion by thin stripe domains and cylindrical nanodomains are revealed. In contrast to thick domain stripes and thicker cylindrical domains, in which the carrier accumulation (and so the static conductivity) sharply increases at the domain walls only, small nanodomains of radius less then 5-10 correlation length appeared conducting across entire cross-section. Implications of such conductive nanosized channels may be promising for nanoelectronics.Comment: 39 pages, 11 figures, 3 tables, 4 appendice

Paleolimnological studies in Russian northern Eurasia: A review

© 2017, Pleiades Publishing, Ltd. This article presents a review of the current data on the level of paleolimnological knowledge about lakes in the Russian part of the northern Eurasia. The results of investigation of the northwestern European part of Russia as the best paleolimnologically studied sector of the Russian north is presented in detail. The conditions of lacustrine sedimentation at the boundary between the Late Pleistocene and Holocene and the role of different external factors in formation of their chemical composition, including active volcanic activity and possible large meteorite impacts, are also discussed. The results of major paleoclimatic and paleoecological reconstructions in northern Siberia are presented. Particular attention is given to the databases of abiotic and biotic parameters of lake ecosystems as an important basis for quantitative reconstructions of climatic and ecological changes in the Late Pleistocene and Holocene. Keywords: paleolimnology, lakes, bottom sediments, northern

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В РАЗВИТИИ КОНСТРУКЦИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ДИСКОВЫХ CОШНИКОВ

Agricultural crops yield is determined by the sowing quality. In turn, the sowing quality depends on choice of machines for this technological operation, their technical condition and adjustment, as well as compliance of all agrotechnical requirements during sowing. The most important operating unit of grain seeders and combined soil cultivating machines is a coulter. Disc coulters are well buried on mulched soil, cut furrows in it at a given depth, without disrupting the process of laying and covering seeds. So improvement of existing design and development of fundamentally new disc coulters, theoretical and experimental substantiation of their rational parameters for the purpose of uniform laying and even distribution of seeds followed by covering and simultaneous intrasoil application of a start dose of phosphorus fertilizers, decrease of metal intensity and traction resistance is a very urgent issue. Recently, taking into account transition to precise farming, foreign and domestic seeding machines are equipped, as a rule, with one- or two-disk combined coulters, providing high-speed sowing with uniform laying and covering of seeds of agricultural crops. The article presents an overview of perspective design and engineering layouts of disc coulters. It is the result of patent search and analysis of existing designs and reflects modern trends in development of this operating unit.Урожайность сельскохозяйственных культур определяется качеством их посева. В свою очередь, на качество проведения сева влияет выбор агрегатов для выполнения этой технологической операции, их техническое состояние и настройка, а также соблюдение при посеве всех агротехнических требований. Важнейшим рабочим органом зерновых сеялок и комбинированных почвообрабатывающих посевных агрегатов является сошник. Дисковые сошники хорошо заглубляются на мульчированной почве, прорезают в ней бороздки на заданную глубину, не нарушая технологичности процесса укладки и заделки семян. В связи с этим совершенствование существующих конструкций и разработка принципиально новых дисковых сошников, теоретическое и экспериментальное обоснование их рациональных параметров с целью равномерной укладки и более равномерного распределения семян по площади питания с последующей их заделкой и одновременным внутрипочвенным внесением стартовой дозы фосфорных удобрений, уменьшение их металлоемкости и тягового сопротивления является весьма актуальной задачей. В последнее время с учетом перехода на точное земледелие зарубежные и отечественные посевные машины оборудуются, как правило, одно- или двухдисковыми комбинированными сошниками, обеспечивающими скоростной посев с равномерной укладкой и заделкой семян сельскохозяйственных культур по глубине и площади питания. В статье приводится обзор перспективных конструкций и технологических схем дисковых сошников. Он является результатом патентного поиска и анализа существующих конструкций и отражает современные тенденции в развитии этого рабочего органа.