The observation of Landau-like damping and diocotron echous in a pure electron plasma

This paper is dedicated to the additional experimental study of the diocotron wave Landau damping, during and after the main electron beam injection pulse. Also, it contains some data on injection of additional electron beam.Увага зосереджена на додатковому експериментальному вивченню явища загасання Ландау диокотронної хвилі. Вивчалися диокотронні коливання як підчас, так і після імпульсу інжекції. Також представлено деякі дані, отримані при проведенні експериментів з інжекції додаткового пучка електронів.Уделено внимание дополнительному экспериментальному изучению явления затухания Ландау диокотронной волны. Исследовались диокотронные колебания во время и после окончания импульса инжекции. Также представлены некоторые данные, полученные при проведении экспериментов с инжекцией дополнительного пучка электронов

Charged particles accumulation in drift space of warm electron beam during non-stationary virtual cathod existence

In this paper, the properties and the formation of collective electromagnetic trap for electron beam that propagates in a conducting cylinder are described. It is shown that the electron beam provides the development of an electrostatic instability in the above-mentioned conditions. The instability leads to the appearance of a non-stationary virtual cathode and the formation of electrostatic potential trap. This phenomenon takes place in the central region of the drive space where the amplitude of the electrostatic potential has two maxima. The trap confines electrons during its formation and keeps them inside the drift tube. Once seized in the trap, electrons have rather low temperature and are unstable to diocotron oscillations. During the evolution of diocotron instability the spatial charge redistribution takes place in the cross-section of the beam, which is probably connected with the drift of electrons in longitudinal magnetic field. This process is accompanied not only by azimuthal redistribution of the beam density, but also by radial transfer of electrons across magnetic field, which leads to the increase of the radial beam dimensions and to the injection of electrons onto the walls of the drift chamber. The variations of the radial beam dimensions, and, hence, the spatial charge redistribution in longitudinal direction lead to the corresponding variation of the longitudinal distribution of electric potential, and appearance of self-consistent field of 'potential pit' type in central region of the drive space

Self-consistent penning-malmberg trap

Self-consistent interaction of electrons with electric fields observed in drive space of velocity spread impulse electron beam in longitudinal homogeneous magnetic field during and after the injecting impulse was investigated. The mechanism by which non-neutral electron plasma is accumulated and confined has been studied. Physical behavior of non-neutral plasma has been studied in various non-neutral particle traps, a typical of which is Penning–Malmberg trap. It is a cylindrical trap where the radial motion of the non-neutral particles is constrained by magnetic field, while the longitudinal motions are constrained by electrostatic potential well. When used as an electron trap, the electrons from a thermal cathode are injected parallel to the magnetic field while the cathode side of the electrostatic well is open. By closing the wall dynamically, the electrons that fail to escape during the well closure are trapped. In our experiments the holding electrostatic walls arise self-consistently, simultaneously with injection of an electron beam in the space of drift. Seized there are those particles that at the moment of formation of the trap were in the space of drift

Researches on plasma physics and controlled fusion in IPP NSC KIPT

Recent results of experimental and theoretical investigations, carried out in the Institute of Plasma Physics of the NSC KIPT, are presented in the report. The main problems of discussion are as follows: plasma confinement and heating in stellarators and electromagnetic traps; powerful quasi-steady-state plasma accelerators (QSPA); experiments relevant for ITER; fusion plasma theory; methods of high temperature plasma diagnostics; plasma technology. The main prospects of the IPP investigations are discussed alsoПредставлены результаты следующих экспериментальных и теоретических исследований, проводимых в настоящее время в Институте физики плазмы ННЦ ХФТИ: удержание и нагрев плазмы в стеллараторах и электромагнитных ловушках; мощные квазистационарные плазменные ускорители (КСПУ) для т/я и технологического применения; эксперименты, связанные с программой ИТЭР; теория термоядерной плазмы; разработка методов диагностики высокотемпературной плазмы; плазменные технологии. Обсуждаются также основные направления последующих исследований в ИФП.Представлено результати наступних експериментальних і теоретичних досліджень, що проводяться в Інституті фізики плазми ННЦ ХФТІ: утримання та нагрів плазми у стелараторах та електромагнітних пастках; потужні квазістаціонарні прискорювачі плазми (КСПП) для т/я та технологічних застосувань; експерименти з програми ІТЕР; теорія термоядерної плазми; розробка методів діагностики високотемпературної плазми; плазмові технології. Обговорюються також основні напрямки майбутніх досліджень в ІФП

Drift oscillations supperssion during the electron plasma decay

The drift waves were excited in non-neutral electron plasma created by injection of a hot electron beam into the drift chamber of the experimental device. The main attention is paid to the regime in which the injected electrons are captured and confined in the central area of the drift chamber in a metastable state. The duration of such confinement was anomalously long. Earlier such state was explained by the presence of coherent drift oscillations in the plasma of the confined particles. But a set of experiments with the drift oscillation suppression have shown that the metastable state of confined plasma exists without a drift oscillations generation. An effective method of the drift wave suppression was found.Дрейфові хвилі збуджувались у зарядженій плазмі, що створювалася у процесі інжекції пучка електронів із сильним розкидом часток по швидкостям до камери дрейфу експериментальної установки. Особлива увага приділялася режиму, в якому інжектовані електрони захоплювалися й утримувалися у центральній області камери дрейфу у метастабільному стані. Час такого утримування був аномально великим. Раніше такий стан пов’язували із присутністю когерентних дрейфових коливань у плазмі захоплених часток. Однак, низка експериментів з придушенням дрейфових осциляцій показала, що утримувана плазма знаходиться у метастабільному стані навіть за відсутності дрейфових коливань. В процесі досліджень було також знайдено ефективний спосіб придушення дрейфових хвиль.Дрейфовые волны возбуждались в заряженной плазме, создаваемой в процессе инжекции пучка электронов с большим разбросом по скоростям в камеру дрейфа экспериментальной установки. Основное внимание уделялось режиму, в котором инжектированные электроны захватывались и удерживались в центральной области камеры дрейфа в метастабильном состоянии. Время такого удержания было аномально большим. Ранее такое состояние связывалось с присутствием когерентных дрейфовых осцилляций в плазме захваченных частиц. Однако, ряд экспериментов с подавлением дрейфовых осцилляций показал, что удерживаемая плазма находится в метастабильном состоянии и в отсутствии дрейфовых колебаний. В процессе исследований был также найден эффективный способ подавления дрейфовых волн

System of spectrally pure hydrogen inflow for Uragan-3M torsatron

The used today system of hydrogen inflow into Uragan-3M torsatron (U-3M) vacuum chamber does not provide the needed purity of hydrogen during plasma experiments. In view of this, the simple construction of a diffusion Pdmembrane module system for spectrally pure hydrogen inflow was suggested and simulation experiments with experimental module were carried out. The tests on the special stand and in the U-3M vacuum vessel have showed such performances of the experimental module at T = 650°C and 1 at. hydrogen pressure: power for heating is ≈200 watt, hydrogen flow through membrane Q ≈ 1 Torr.l/s (specific hydrogen flow through membrane q ≈ 5.10-2 Torr.l/s.cm2). The preliminary results obtained in this work have given the possibility to start the work design and construction of the system for inflow of spectrally pure hydrogen for the U-3M torsatron. Some details of this system are presented