Введение
1. Общая характеристика и состояние исследований процессов взаимодействия плазмы с твердым телом 18
1.1. Постановка замкнутых нелинейных задач для решения проблемы ресурса твердых тел, контактирующих с плазмой 20
1.2. Взаимосвязь факторов разрушения или деградации и элементарных процессов взаимодействия плазмы с твердым телом 24
1.3. Анализ состояния расчетно-теоретических исследований процессов на термоэмиссионных катодах 33
1.3.1. Методы расчета термокатодов 36
1.3.2. Физико-математические модели для описания процессов в твердом теле 51
1.3.3. Модели для описания процессов на поверхности катода...61
1.3.4. Физико-математические модели для описания процессов в прикатодной области 69
1.4. Исследования процессов взаимодействия плазмы термоядерного реактора ИТЭР с бериллиевыми компонентами, обращенными к плазме 82
1.5. Задачи исследований 87
2. Численные модели процессов на сильноточных термоэмиссионных катодах 91
2.1. Математические модели процессов в твердом теле 91
2.1.1. Температурное состояние термокатода 91
2.1.2. Диффузия активирующей присадки в металле катода 130
2.2. Математические модели для расчета прикатодной области 139
2.2.1. Слой пространственного заряда 141
2.2.2. Ионизационный слой 145
2.2.3. Приэлектродный участок дуги 147
2.3. Модели процессов на поверхности раздела твердое тело - плазма 151
3. Методы расчета катодных процессов в некоторых плазменных устройствах 156
3.1. Метод расчета катодных процессов в генераторах низкотемпературной плазмы - плазмотронах 159
3.2. Методы расчета катодных процессов в стационарных и частотных источниках высокоинтенсивного света 164
3.3. Методы расчета активированных термокатодов 169
3.4. Метод расчета катодных процессов совместно с приэлектродным участком дуги 175
3.5. Алгоритмы для реализации численных методов расчета катодных процессов на ЭВМ 176
4. Анализ результатов расчетов катодных процессов 188
4.1. Результаты расчетов по замкнутым моделям и сравнение с экспериментом 189
4.1.1. Результаты расчетов термокатодов плазменных устройств 193
4.1.2. Сравнение с экспериментом 213
4.1.3. Сравнение результатов по различным методам расчета...226
4.2. Оптимизация катодных узлов 231
4.3. Об упрощенных методах расчета катодных процессов 242
5. Методы и стенд для экспериментального моделирования взаимодействия плазмы с бериллиевыми элементами конструкции термоядерного реактора 247
5.1. Бериллий - основной кандидатами материал для экранов первой стенки реактора - токамака 247
5.2. Моделирование взаимодействия плазмы ТЯР с бериллиевыми элементами КОП 251
5.3. Экспериментальный стенд для моделирования взаимодействия плазмы с бериллиевыми элементами конструкции термоядерного реактора 258
5.3.1. Основные системы стенда 258
5.3.2. Сбор и обработка данных 264
5.3.3. Система автоматического управления динамическим вакуумом 267
5.4. Магнитные и энергетические характеристики моделирующей системы 272
5.5. Удаленная спектральная диагностика плазмы в магнетронном разряде 290
6. Анализ результатов экспериментального моделирования взаимодействия плазмы изотопов водорода с бериллиевыми элементами коп 298
6.1. Продукты эрозии бериллия и осажденные пленки 301
6.2. Распыление и переосаждение продуктов эрозии бериллиевых мишеней при бомбардировке ионами дейтерия 303
6.3. Динамика дуговых привязок на поверхности бериллия 318
6.4. Моделирование работы первого зеркала оптической диагностики плазмы реактора ИТЭР 329
7. Расчетно-теоретическая интерпретация результатов моделирования взаимодействия плазмы изотопов водорода с бериллиевыми элементами коп 333
7.1. Расчетно-теоретическое моделирование взаимодействия ионов изотопов водорода с бериллием и динамики продуктов эрозии...333
7.2. Математическое моделирование теплового состояния мишени 352
7.3. Расчет ионизации и профиля потока ионов в магнетронном разряде 364
Заключение 375
Список литературы 377
