Регистрация / Вход
Прислать материал

Развитие методов теоретического и экспериментального моделирования поведения металлических систем под воздействием мощных потоков плазмы

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
аморфные металлические наноструктуры, каскадное деление капель, лазерная плазма, капиллярная неустойчивость, заряжение пылевых частиц в плазме

Цель проекта:
Целями исследований, проводимых в рамках российской части являются: - Разработка теоретической модели горячей плазмы, контактирующей со стенкой, с учётом влияния ленгмюровского слоя на динамику расплавленного слоя. - Разработка макета электрического экрана для защиты оптических элементов в лазерно-плазменных источниках энергии. - Разработкаметода получения новых наноструктурированных материалов на основе тугоплавких металлов и исследование их стойкости при высоких нагрузках.

Основные планируемые результаты проекта:
Модель расчёта параметров пылевого облака, генерируемого плазмой, контактирующей с расплавом металлов, в которой будут учтены эффекты влияния электрического поля на выплеск микрокапель с поверхности расплава мишени и на каскадное деление выплёскиваемых капель.
- Результаты расчётов динамики пылевой плазмы для условий реальных лазерных экспериментов, проводимых с использованием импульсно периодического лазера YAG:Nd
- Результаты экспериментальных исследований эффективности использования электрического экрана при лазерной абляции материалов.
- Описание режимов работы технологии лазерного электродиспергирования, обеспечивающие эффективное формирование покрытий из наноразмерных частиц тугоплавких металлов (W и Mo) с аморфной структурой.
- Результаты исследований стойкости конструкционных материалов с покрытием из аморфных наночастиц тугоплавких металлов к тепловым потокам из плазмы.
- Экспериментальные образцы покрытий из наноразмерных частиц тугоплавких металлов (W и Mo) с аморфной структурой.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разработанная модель динамики поверхности расплава с одновременным учетом испарения вещества и воздействия электрического поля позволяет определять параметры неустойчивости расплавленного слоя в широком диапазоне экспериментальных условий.
Полученные оценки характеристик требуемого потока электронов позволяют определить основные параметры макета электрического экрана.
Разработанная конструкция макета электрического экрана предусматривает возможность модификации для адаптации к экспериментальным условиям широкого класса электрофизических установок.
Выбранные режимы формирования наноструктур вольфрама и молибдена позволяют создавать покрытия из аморфных наночастиц этих материалов.
При разработки модели ленгмюровского слоя были учтены новые эффекты, такие как испарение поверхности материала, термоэмиссия электронов из слоя расплава, ионизация испаренного вещества, захват ионизованных атомов потоком ионов из плазмы
Используемые в настоящее время модели описания взаимодействия плазмы с поверхностью конструкционных материалов должны быть модифицированы с целью учета влияния ленгмюровского слоя на процессы формирования плазмы и эрозии облучаемых мишеней.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Ожидается, что разработанные в ходе проекта расчетно-теоретические модели смогут быть использованы как при проектировании установок для магнитного и лазерного термоядерного синтеза, так и для наработки ядерного топлива в реакторах-источниках нейтронов.
При решении проблемы создания экрана для защиты оптических элементов такой экран сможет найти применение на установках лазерного термоядерного синтеза и для защиты рентгеновских зеркал в EUV нанолитографах.
Разрабатываемые в рамках проекта материалы с использованием покрытий из аморфных наноструктур тугоплавких металлов (Мо, W) могут найти применение в условиях экстремальных нагрузок. Например, в качестве диверторных пластин в реакторе Токамак.
Потенциальными потребителями являются крупные исследовательские центры, ведущие исследования в области УТС.

Текущие результаты проекта:
Разработанная модель динамики поверхности расплава с одновременным учетом испарения вещества и воздействия электрического поля позволяет определять параметры неустойчивости расплавленного слоя в широком диапазоне экспериментальных условий.
Полученные оценки характеристик требуемого потока электронов позволяют определить основные параметры макета электрического экрана.
Разработанная конструкция макета электрического экрана предусматривает возможность модификации для адаптации к экспериментальным условиям широкого класса электрофизических установок.
Выбранные режимы формирования наноструктур вольфрама и молибдена позволяют создавать покрытия из аморфных наночастиц этих материалов. Исследованы структурные свойства полученных покрытий.
Показано, что при воздействии на твердые поверхности мощных потоков тепла из плазмы важным является эффект возвращения на стенку испаренного вещества, ионизованного в слое Ленгмюра.
Используемые в настоящее время модели описания плазмы с поверхностью конструкционных материалов должны быть модифицированы.
Проведенные патентные исследования и сформирована заявка на патент способа защиты элементов конструкций от потоков пылевых микрочастиц.