On stability of collisional coupling between relativistic electrons and ions in hot plasmas

The collisional coupling of relativistic electrons and non-relativistic ions in hot plasmas has been analysed. It is found that relativistic effects produce a new feature: while the condition T_e<3T_i guarantees a stable collisional coupling between electrons and ions in low-temperature plasmas, relativistic effects shift the upper T_e/T_i boundary of stability to higher values. Moreover, for sufficiently high temperatures, T_{e,i} > 75 keV, collisional decoupling between relativistic electrons and ions becomes impossible

Relativistic neoclassical radial fluxes in the 1/nu regime

The radial neoclassical fluxes of electrons in the 1/nu regime are calculated with relativistic effects taken into account and compared with those in the non-relativistic approach. The treatment is based on the relativistic drift-kinetic equation with the thermodynamic equilibrium given by the relativistic Maxwell-J\"uttner distribution function. It is found that for the range of fusion temperatures, T_e<100 keV, the relativistic effects produce a reduction of the radial fluxes which does not exceed 10%. This rather small effect is a consequence of the non-monotonic temperature dependence of the relativistic correction caused by two counteracting factors: a reduction of the contribution from the bulk and a significant broadening with the temperature growth of the energy range of electrons contributing to transport. The relativistic formulation for the radial fluxes given in this paper is expressed in terms of a set of relativistic thermodynamic forces which is not identical to the canonical set since it contains an additional relativistic correction term dependent on the temperature. At the same time, this formulation allows application of the non-relativistic solvers currently used for calculation of mono-energetic transport coefficients.Comment: 10 pages, 2 figure

Renormalized theory of the ion cyclotron turbulence in magnetic field--aligned plasma shear flow

The analytical treatment of nonlinear evolution of the shear-flow-modified current driven ion cyclotron instability and shear-flow-driven ion cyclotron kinetic instabilities of magnetic field--aligned plasma shear flow is presented. Analysis is performed on the base of the nonlinear dispersion equation, which accounts for a new combined effect of plasma turbulence and shear flow. It consists in turbulent scattering of ions across the shear flow with their convection by shear flow and results in enhanced nonlinear broadening of ion cyclotron resonances. This effect is found to lead to the saturation of ion cyclotron instabilities as well as to the development of nonlinear shear flow driven ion cyclotron instability. 52.35.RaComment: 21 page

Penning-type H⁻ ion source with metal hydride cathode in pulsating regime

The features of H⁻ ion emission from gas-feed-free Penning-type ion source with metal hydride cathode have been studied in pulsating regime. The metal hydride cathode provided local injection of hydrogen in activated state and impacts on Penning discharge ability to emit H⁻ ions in the longitudinal direction. For stimulation of pre-excited hydrogen desorption from metal hydride the voltage pulse (4.5 kV, τ ≈ 15 μs) was performed against the background constant voltage of 6 kV on the anode of the discharge. The H⁻ ion current of about 0.2 mA was obtained.Досліджено особливості емісії іонів H⁻ джерела іонів пеннінгівського типу з металогідридним катодом у пульсуючому режимі. Металогідридний катод забезпечував локальну інжекцію водню в активованому стані та впливав на здатність пеннінгівського розряду емітувати іони H⁻ у поздовжньому напрямку. Для стимуляції десорбції попередньо збудженого водню з гідриду металу до анода розряду підводили імпульс напруги (4,5 кВ, τ ≈ 15 мкс) на фоні постійної напруги 6 кВ. Отримано струм іонів H⁻ близько 0,2 мА

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

Electromagnetic wave propagation through magnetoactive plasma layers

We studied transmission of a p-polarized electromagnetic wave through two- and four-layer plasma structure immersed in an external magnetic field perpendicular to the incidence plane. The structure was composed of alternating layers of high and low density plasma. The layers had equal width. The transmission and reflection coefficients were derived using transfer matrix method. In this study we calculated spatial distribution of the tangential energy flux of the wave in the case of reflectionless transmission.Изучалось прохождение р-поляризованной электромагнитной волны через двух- и четырехслойную плазменную структуру во внешнем магнитном поле, перпендикулярном плоскости падения. Структура состояла из перемежающихся слоёв высокой и низкой плотности. Слои были равной толщины. Коэффициенты прохождения и отражения были получены при помощи метода матрицы распространения. Исследовалось пространственное распределение тангенциальной составляющей потока энергии волны в случае безотражательного прохождения.Вивчалось проходження р-поляризованої електромагнітної хвилі крізь дво- та чотиришарову плазмову структуру в зовнішньому магнітному полі, перпендикулярному до площини падіння. Структура складалася з шарів високої та низької густини, що перемежовувалися один з одним. Шари мали однакову товщину. Коефіцієнти проходження та відбиття було отримано методом матриці поширення. Досліджувався просторовий розподіл тангенціальної компоненти потоку енергії хвилі у випадку безвідбивного проходження

Capabilities of a new dual beam experiment for simutaneous irradiation of materials with two ion species

First experiments showed that simultaneous bombardment with fuel particles and impurities leads to synergistic effects, where the erosion rate of a material cannot be explained by superposition of the separate sputtering processes. For the study of these effects a new Dual Beam Experiment setup has been designed and assembled. This paper describes the design and the accessible range of experimental conditions.Перші експерименти показали, що одночасне бомбардування ізотопами водню і частками домішок приводить до синергетичних ефектів, при яких ступінь ерозії матеріалів не може бути пояснений суперпозицією розпилю¬ вальних процесів. Для вивчення цих ефектів розроблена і змонтована нова двопроменева експериментальна установка. Ця стаття описує її конструкцію і доступні експериментальні можливості.Первые эксперименты показали, что одновременная бомбардировка изотопами водорода и частицами примесей приводит к синергетическим эффектам, при которых степень эрозии материалов не может быть объяснена суперпозицией распылительных процессов. Для изучения этих эффектов разработана и смонтирована новая двух лучевая экспериментальная установка. Эта статья описывает ее конструкцию и доступные эксперимен¬ тальные возможности

ENERGETIC CHARACTERISTICS OF THE SURFACE ELECTROMAGNETIC WAVE AT PLASMA-PLASMA INTERFACE IN MAGNETIC FIELD

Energetic characteristics of a surface wave at a plane plasma-plasma interface in an external magnetic field are studied. The dependencies of energy flow density and energy density on wave vector for different magnitudes of external magnetic field are analyzed. The sign of the Poynting vector in each plasma region is investigated. It is shown that the total energy flux of the surface wave is directed along the wave vector. The velocity of energy propagation is found. The equivalence between energy velocity and group velocity of the wave is demonstrated. The results obtained in the paper may be useful for analysis of transmission of electromagnetic waves through two-layer plasma structures in a magnetic field

Bombardment of the surface by a low-energy ion flow accelerated in the near-surface layer of the space charge

The paper presents a method for the formation of low-energy ion flow for creation and treatment of functional coatings without radiation damage. Plasma source based in arc discharge with filament cathode creates the primary plasma in the volume of vacuum chamber where the treated sample is placed. The formation of low-energy ion flow takes place in the layer of space charge near the samples surface. The behavior of the ion current density depending on the potential drop in the layer has been studied for various experimental parameters and conditions. The sample surface treatment by low-energy ion flow has been also evaluated.Представлено спосіб формування низькоенергетичного потоку іонів для створення та обробки функціональних покриттів без радіаційних пошкоджень. Джерело плазми на основі дугового розряду з катодом розжарення створює первинну плазму в об’ємі вакуумної камери, де розміщується зразок, що обробляється. Формування низькоенергетичного потоку іонів здійснюється у шарі просторового заряду біля поверхні зразків. Досліджено поведінку густини іонного струму в залежності від падіння потенціалу в шарі для різних експериментальних параметрів і умов. Також було оцінено обробку поверхні зразка потоком низькоенергетичних іонів

ESPEG model and corporate governance system for ensuring sustainable development of enterprises

In 2023, there is a pressing requirement to promote enterprise growth and guarantee enduring sustainability, therefore, it is timely to craft an effective model for sustainable progress and establish a corporate governance framework. The aim of the research was to develop innovative approaches to ensure the sustainable development of enterprises through the development of a sustainable development model and corporate governance system. The essence of the concepts of “corporate governance” and “corporate management” is also defined in the article using the categorical method of two-level triadic decoding. The research is based on the principles of sustainable development, systemic and holistic approaches. The article proposes a four-component model of the enterprise sustainable development concept (ESPEG model), which reflects the hierarchical arrangement of the environmental (E), socio-political (SP), economic (E), and governance (G) spheres of the enterprise. This model identifies the directions for the application of management tools to influence specific interacting spheres. The result of the work is an improved model of enterprise sustainable development that enables the structuring of the key components of the concept to ensure effective management of the enterprise based on the balance of its key elements. The model of corporate governance system has been improved, incorporating the paradigm of sustainable development and considering the necessity of integrating various management subsystems within the company. The proposed corporate governance system identifies the control loop of corporate management and defines the governing and controlled subsystems along with their components. It has been established that a corporate governance system built on the principles of sustainable development will contribute to achieving positive results in the company’s development, ensuring the sustainability of its social, environmental, and economic aspects. The implementation of the proposed corporate governance system will facilitate further research into its essence and application specifics in modern companie