Email this article 
VLIYaNIE ANODNOGO OB\"EMA NA EFFEKTIVNOST' STOLKNOVENIY OSTsILLIRUYuShchIKh IONOV V PLAZME NANOSEKUNDNOGO VAKUUMNOGO RAZRYaDA
- Authors: Kurilenkov Y.K1
-
Affiliations:
- Issue: Vol 63, No 6 (2025)
- Pages: 674-679
- Section: Plasma Investigations
- URL: https://ogarev-online.ru/0040-3644/article/view/358185
- DOI: https://doi.org/10.7868/S3034610X25060026
- ID: 358185
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
Ранее было показано, что поле виртуального катода в наносекундном вакуумном разряде не только ускоряет ионы до энергий в десятки кэВ, но и удерживает их в процессе осцилляций. В данной работе представлена простая аналитическая модель для скейлинга выхода реакции протон–бор по анодному объему в наносекундном вакуумном разряде, где протекают процессы безнейтронного синтеза. При фиксированной длине потенциальной ямы выход реакции в осциллирующей плазме наносекундного вакуумного разряда цилиндрической геометрии оказывается пропорционален лишь радиусу анода, а не его объему, как в случае однородной плазмы, что качественно согласуется с тенденцией, выявленной ранее численным моделированием.
References
- Месяц Г.А. Катодные явления в вакуумной дуге: пробой, искра, дуга. М.: Наука, 2000.
- Roupassov D.A., Nikipelov A.A., Nudnova M.M., Starikovskii A.Yu. Flow Separation Control by Plasma Actuator with Nanosecond Pulsed-Periodic Discharge // AIAA J. 2009. V. 47. № 1. P. 168.
- Stepanyan S.A., Boumehdi M.A., Vanhove G., Starikovskaia S. Time-resolved Electric Field Measurements in Nanosecond Surface Dielectric Discharge // AIAA 2013-1053.
- Zare S., Askari O. Mode Transition and Uncertainty Analysis of Repetitive Nanosecond Pulsed Discharge // J. Electrostatics. 2022. V. 118. 103736.
- Баренгольц С.А., Месяц Г.А., Перельштейн Э.А. Модель коллективного ускорения ионов в вакуумном разряде на основе концепции глубокой потенциальной ямы // ЖЭТФ. 2000. Т. 118. Вып. 6(12). С. 1358.
- Баренгольц С.А., Казаринов Н.Ю., Месяц Г.А., Перельштейн Э.А., Шевцов В.Ф. Моделирование процесса формирования глубокой потенциальной ямы в вакуумном диоде // Письма в ЖТФ. 2005. Т. 31. № 4. С. 64.
- Баренгольц С.А., Месяц Г.А., Перельштейн Э.А. Феноменологическая модель неустойчивой стадии вакуумного искрового разряда // ЖТФ. 2009. Т. 79. Вып. 10. С. 45.
- Miley G.H., Murali S.K. Inertial Electrostatic Confinement (IEC) Fusion Fundamentals and Applications. Springer, 2014.
- Lavrent’ev O.A. Electrostatic and Electromagnetic High-temperature Plasma Traps // Ann. N. Y. Acad. Sci. 1975. V. 251. P. 152.
- Elmore W.C., Tuck J.L., Watson K.M. On the InertialElectrostatic Confinement of a Plasma // Phys. Fluids. 1959. V. 2. P. 239.
- Kurilenkov Yu.K., Skowronek M., Dufty J. Multiple DD Fusion Events at Interelectrode Media of Nanosecond Vacuum Discharge // J. Phys. A: Math. Gen. 2006. V. 39. P. 4375.
- Kurilenkov Yu.K., Tarakanov V.P., Skowronek M., Gus’kov S.Yu., Dufty J. Inertial Electrostatic Confinement and DD Fusion at Interelectrode Media of Nanosecond Vacuum Discharge. PIC Simulations and Experiment // J. Phys. A: Math. Theor. 2009. V. 42. 214041.
- Kurilenkov Yu.K., Tarakanov V.P., Gus’kov S.Yu. et al. Warm Dense Matter Generation and DD Synthesis at Vacuum Discharge with Deuterium-loaded Pd Anode // Contrib. Plasma Phys. 2011. V. 51. P. 427.
- Nebel R.A., Barnes D.C. The Periodically Oscillating Plasma Sphere // Fusion Technology. 1998. V. 34. P. 28.
- Park J., Nebel R.A., Stange S., Murali S.K. Periodically Oscillating Plasma Sphere // Phys. Plasmas. 2005. V. 12. 056315.
- Evstatiev E., Nebel R., Chacon L., Park J., Lapenta G. Space Charge Neutralization inInertial Electrostatic Confinement Plasmas // Phys. Plasmas. 2007. V. 14. 042701.
- Park J., Nebel R.A., Stange S., Murali S.K. Experimental Observation of a Periodically Oscillating Plasma Sphere in a Gridded Inertial Electrostatic Confinement Device // Phys. Rev. Lett. 2005. V. 95. 015003.
- Kurilenkov Yu.K., Tarakanov V.P., Gus’kov S.Yu., Karpukhin V.T, Valyano G.E. Oscillating Ions Under Inertial Electrostatic Confinement (IEC) Based on Nanosecond Vacuum Discharge // Contrib. Plasma Phys. 2018. V. 58. P. 952.
- Kurilenkov Yu.K., Oginov A.V., Tarakanov V.P., Gus’kov S.Yu., Samoylov I.S. Proton–Boron Fusion in a Compact Scheme of Plasma Oscillatory Confinement // Phys Rev. E. 2021. V. 103. 043208.
- Margarone D., Bonvalet J., Giufrida L., Morace A., Kantarelou V., Tosca M. et al. In-Target Proton–Boron Nuclear Fusion Using a PW-Class Laser // Appl. Sci. 2022. V. 12. P. 1444.
- Cirrone G.A.P., Manti L., Margarone D., Petringa G., Giuffrida L., Minopoli A. et al. First Experimental Proof of Proton Boron Capture Therapy (PBCT) to Enhance Proton Therapy Effectiveness // Scientic Rep. 2018. V. 8. № 1. P. 1141.
- Belyaev V.S., Matafonov A.P., Vinogradov V.I., Krainov V., Lisitsa V., Rusetski A.S. et al. Observation of Neutronless Fusion Reactions in Picosecond Laser Plasmas // Phys. Rev. E. 2005. V. 72. № 2. 026406.
- Scisciò M., Petringa G., Zhu Z., Rodrigues M. R. D., Alonzo M. et al. Laser-initiated p–11B fusion reactions in petawatt high repetition-rate laser facilities // Matter Radiat. at Extremes. 2025. V.10. 037402.
- Kurilenkov Yu.K., Tarakanov V.P., Oginov A.V., Gus’kov S.Yu., Samoylov I.S. Oscillating Plasmas for Proton–Boron Fusion in Miniature Vacuum Discharge // Laser Part. Beams. 2023. V. 2023. 9563197.
- Куриленков Ю.К., Самойлов И.С. Об ускорении и удержании ионов полем виртуального катода в плазме наносекундного вакуумного разряда // ТВТ. 2024. Т. 62. № 5. С. 655.
- Куриленков Ю.К., Тараканов В.П., Огинов А.В. О скейлинге мощности DD-синтеза в наносекундном вакуумном разряде // Прикладная физика. 2021. № 5. С. 16.
- Kurilenkov Yu.K., Andreev S.N. On Scaling of Proton– Boron Fusion Power in a Nanosecond Vacuum Discharge // Frontiers in Physics (Fusion Plasma Physics). 2024. V. 12. 1440040.
- Andreev S.N., Kurilenkov Yu.K., Oginov A.V. Fully Electromagnetic Code KARAT Applied to the Problem of Aneutronic Proton–Boron Fusion // Mathematics. 2023. V. 11. 4009.
- Atzeni S., Meyer-ter V.J. The Physics of Inertial Fusion: Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics Hot Dense Matter. V. 125. Oxford: Oxford Univ. Press, 2004.
Supplementary files
