Выпуски

 / 

2026

 / 

Март

  

Обзоры актуальных проблем


Расчетное моделирование Z-пинчей

 ,
Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, просп. Мира 37, Саров, Нижегородская обл., 607188, Российская Федерация

Исследования развития "сосисочной" неустойчивости Z-пинча в МГД-приближении с учётом развития двумерной турбулентности показали, что развитие турбулентности препятствует формированию перетяжки с неограниченно уменьшающимся радиусом. При этом не происходит и генерации высоких напряжений вблизи оси, что могло бы способствовать формированию ионных пучков и генерации нейтронов за счёт ускорительного (beam—target) механизма. Таким образом, для описания генерации нейтронов в ускорительном механизме необходим учёт кинетических процессов формирования высоких напряжений в плазме. Двумерные МГД-расчёты с учётом кинетических процессов в феноменологической форме аномального сопротивления позволяют добиться для ряда конфигураций плазменного фокуса и Z-пинча с газовым напуском согласия с экспериментальными данными по току, напряжению и нейтронным измерениям. Двумерные кинетические расчёты плазменного фокуса, проведённые для конечной фазы формирования пинча, показывают согласие с экспериментальными данными по нейтронному выходу и распределению ионов в образующихся пучках и подтверждают, что аномальное сопротивление плазмы может быть обусловлено нижнегибридной неустойчивостью, что предполагалось в феноменологических МГД-расчётах, описывающих генерацию нейтронов в Z-пинче и плазменном фокусе.

Текст pdf (1,1 Мб)
Ключевые слова: МГД-моделирование, динамика плазмы, "сосисочная" неустойчивость, Z-пинч, плазменный фокус
PACS: 52.30.Cv, 52.35.Py, 52.58.Lq (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2025.08.039998
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2026/3/a/
Цитата: Гаранин С Ф, Долинский В Ю "Расчетное моделирование Z-пинчей" УФН 196 222–237 (2026)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 10 июня 2025, доработана: 7 августа 2025, 8 августа 2025

English citation: Garanin S F, Dolinskii V Yu “Simulations of Z-pinchesPhys. Usp. 69 (3) (2026); DOI: 10.3367/UFNe.2025.08.039998

Список литературы (74) ↓ Похожие статьи (20)

  1. Дьяченко В Ф, Имшенник В С Вопросы теории плазмы Вып. 8 (Под ред. М А Леонтовича) (М.: Атомиздат, 1974) с. 164; Пер. на англ. яз., D'yachenko V F, Imshennik V S Reviews Plasma Physics Vol. 8 (Ed. M A Leontovich) (Boston, MA: Consultants Bureau, 1980) p. 199
  2. Вихрев В В, Брагинский С И Вопросы теории плазмы Вып. 10 (Под ред. М А Леонтовича) (М.: Атомиздат, 1980) с. 243; Пер. на англ. яз., Vikhrev V V, Braginskii S I Review Plasma Physics Vol. 10 (Ed. M A Leontovich) (New York: Consultants Bureau, 1986) p. 243
  3. Ryutov D D, Derzon M S, Matzen M K Rev. Mod. Phys. 72 167 (2000)
  4. Haines M G Plasma Phys. Control. Fusion 53 093001 (2011)
  5. Ise J, Pyle R V Conf. on Controlled Thermonuclear Reactions, Princeton Univ., 17-20 October 1955, TID-7503 (Washington, DC: USAEC, 1955) p. 218
  6. Арцимович Л А и др Атомная энергия 1 (3) 84 (1956); Artsimovich L A et al Sov. J. Atom. Energy 1 375 (1956)
  7. Gilbert F C et al. Conf. on Controlled Thermonuclear Reactions, Gaitlinburg, TN, 4-7 June 1956 TID-7520 Pt. 1 (Washington, DC: USAEC, 1956) p. 144; Dunaway R Conf. on Controlled Thermonuclear Reactions, Gaitlinburg, TN, 4-7 June 1956 TID-7520 Pt. 1 (Washington, DC: USAEC, 1956) p. 127
  8. Filippov N V, Filippova T I, Vinogradov V P Nucl. Fusion Suppl. 2 577 (1962)
  9. Mather J W Phys. Fluids Suppl. 7 5 (1964)
  10. Макеев Н Г, Румянцев В Г, Маслов В В Энциклопедия низкотемпературной плазмы Сер. Б, Т. IX-3 (Под ред. В А Грибкова) (М.: Янус, 2007) с. 176
  11. Макеев Н Г, Румянцев В Г, Черемухин Г Н Физика и техника импульсных источников ионизирующих излучений для исследования быстропротекающих процессов (Под ред. Н Г Макеева) (Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 1996) с. 281
  12. Батюнин А В и др Физика плазмы 16 1027 (1990); Batyunin A V et al Sov. J. Plasma Phys. 16 597 (1990)
  13. Klir D et al Plasma Phys. Control. Fusion 52 065013 (2010)
  14. Lee S, Serban A IEEE Trans. Plasma Sci. 24 1101 (1996)
  15. Михайлов Ю В, Лемешко Б Д, Прокуратов И А Физика плазмы 45 323 (2019); Mikhailov Yu V, Lemeshko B D, Prokuratov I A Plasma Phys. Rep. 45 334 (2019)
  16. Gribkov V A et al J. Phys. D 40 3592 (2007)
  17. Аблесимов В Е и др Физика плазмы 36 396 (2010); Ablesimov V E et al Plasma Phys. Rep. 36 403 (2010)
  18. Klir D et al Phys. Plasmas 15 032701 (2008)
  19. Klir D et al New J. Phys. 20 053064 (2018)
  20. Klir D et al Matter Radiat. Extremes 5 026401 (2020)
  21. Velikovich A L et al Phys. Plasmas 14 022701 (2007)
  22. Coverdale C A et al Phys. Plasmas 14 022706 (2007)
  23. Coverdale C A et al Phys. Plasmas 14 056309 (2007)
  24. Stanislawski J et al Nucleonika 46 S73 (2001)
  25. Milanese M M Rev. Sci. Instrum. 77 036106 (2006)
  26. Грабовский Е В и др Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез 45 (1) 119 (2022)
  27. Трубников Б А, Жданов С К Письма в ЖЭТФ 41 (7) 292 (1985); Trubnikov B A, Zhdanov S K JETP Lett. 41 358 (1985)
  28. Жданов С К, Трубников Б А ЖЭТФ 90 1380 (1986); Zhdanov S K, Trubnikov B A Sov. Phys. JETP 63 809 (1986)
  29. Гаранин С Ф, Чернышев Ю Д Физика плазмы 13 974 (1987)
  30. Гаранин С Ф Физические процессы в системах МАГО-MTF (Саров: ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2012); Garanin S F "Physical processes in the MAGO/MTF systems" LA-UR-13-29094 (Los Alamos, 2013)
  31. Вихрев В В Физика плазмы 12 454 (1986); Vikhrev V V Sov. J. Plasma Phys. 12 735 (1986)
  32. Трубников Б А Физика плазмы 12 468 (1986); Trubnikov B A Sov. J. Plasma Phys. 12 271 (1986)
  33. Яньков В В Физика плазмы 17 521 (1991); Yan'kov V V Sov. J. Plasma Phys. 17 305 (1991)
  34. Shan B, Lee P, Lee S Sing. J. Phys. 16 25 (2000)
  35. Lee S J. Fusion Energy 33 319 (2014)
  36. Schmidt A et al Phys. Plasmas 21 102703 (2014)
  37. Offermann D T et al Phys. Rev. Lett. 116 195001 (2016)
  38. Bennett N et al Phys. Plasmas 24 012702 (2017)
  39. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Электродинамика сплошных сред (М.: Наука, 1982); Пер. на англ. яз., Landau L D, Lifshitz E M Electrodynamics of Continuous Media (New York: Pergamon Press, 1984)
  40. Трубников Б А Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций Т. 1 (Отв. ред. М А Леонтович) (М.: Изд-во АН СССР, 1958) с. 289
  41. Kruskal M, Schwarzschild M Proc. R. Soc. London A 223 348 (1954)
  42. Шафранов В Д Атом. энергия 1 (5) 38 (1956); Shafranov V D Sov. J. Atom. Energy 1 709 (1956)
  43. Book D L, Ott E, Lampe M Phys. Fluids 19 1982 (1976)
  44. Яньков В В Препринт ИАЭ-4218/7 (М.: Институт атомной энергии имени И.В. Курчатова, 1985)
  45. Lebedev S V, Frank A, Ryutov D D Rev. Mod. Phys. 91 025002 (2019)
  46. Гаранин С Ф, Мамышев В И Физика плазмы 34 695 (2008); Garanin S F, Mamyshev V I Plasma Phys. Rep. 34 639 (2008)
  47. Гаранин С Ф и др Физика плазмы 46 890 (2020); Garanin S F et al Plasma Phys. Rep. 46 978 (2020)
  48. Гаранин С Ф, Долинский В Ю Физика плазмы 47 728 (2021); Garanin S F, Dolinskii V Yu Plasma Phys. Rep. 47 814 (2021)
  49. Кадомцев Б Б Вопросы теории плазмы Вып. 2 (Под ред. М А Леонтовича) (М.: Госатомиздат, 1963) с. 132; Пер. на англ. яз., Kadomtsev B B Reviews of Plasma Physics Vol. 2 (Ed. M A Leontovich) (New York: Consultants Bureau, 1966) p. 153
  50. Брагинский С И Вопросы теории плазмы Вып. 1 (Под ред. М А Леонтовича) (М.: Госатомиздат, 1963) с. 183; Пер. на англ. яз., Braginskii S I Reviews in Plasma Physics Vol. 1 (Ed. M A Leontovich) (New York: Consultants Bureau, 1965) p. 183
  51. Лифшиц Е М, Питаевский Л П Физическая кинетика (М.: Наука, 1979); Пер. на англ. яз., Lifshitz E M, Pitaevskii L P Physical Kinetics (Oxford: Pergamon Press, 1981)
  52. Davidson R C, Gladd N T Phys. Fluids 18 1327 (1975)
  53. Krall N A, Liewer P C Phys. Rev. A 4 2094 (1971)
  54. Гудблуд И П, Пятак А И, Сизоненко В Л ЖЭТФ 64 2084 (1973); Goedbloed J P, Pyatak A I, Sizonenko V L Sov. Phys. JETP 37 1051 (1973)
  55. Сасоров П В Физика плазмы 18 275 (1992); Sasorov P V Sov. J. Plasma Phys. 18 143 (1992)
  56. Кадомцев Б Б Коллективные явления в плазме (М.: Наука, 1976); Пер. на англ. яз., Kadomtsev B B Reviews of Plasma Physics Vol. 22 (Ed. V D Shafranov) (New York: Kluwer Acad. Plenum Publ., 2001) p. 1
  57. Трубников Б А Теория плазмы (М.: Энергоатомиздат, 1996)
  58. Chadwick M B et al Nucl. Data Sheets 107 2931 (2006)
  59. Флетчер К Вычислительные методы в динамике жидкостей Т. 1 Основные положения и общие методы (М.: Мир, 1991); Пер. с англ. яз., Fletcher C A J Computational Techniques for Fluid Dynamics Vol. 1 Fundamental and General Techniques (Berlin: Springer, 1988)
  60. Самарский А А, Попов Ю П Разностные методы решения задач газовой динамики (М.: Наука, 1992)
  61. Гаганов В В, Гаранин С Ф, Долинский В Ю Физика плазмы 49 332 (2023); Gaganov V V, Garanin S F, Dolinskii V Yu Plasma Phys. Rep. 49 428 (2023)
  62. Завьялов Н В и др Физика плазмы 39 276 (2013); Zavyalov N V et al Plasma Phys. Rep. 39 243 (2013)
  63. Sohrabi M, Zarinshad A, Habibi M Sci. Rep. 6 38843 (2016)
  64. Ito H, Nishino Y, Masugata K J. Korean Phys. Soc. 59 3674 (2011)
  65. Dolinskii V Yu et al Proc. of the 16th Intern. Conf. on Megagauss Magnetic Field Generation and Related Topics, Kashiwa, 2018 p. 131
  66. Гаранин С Ф и др XLVI Международная Звенигородская конф. по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, ICPAF-2019, 18-22 марта 2019, г. Звенигород (М.: ПЛАЗМАИОФАН, 2019) с. 122
  67. Сасоров П В Физика плазмы 16 1236 (1990)
  68. Гаранин С Ф, Мамышев В И Физика плазмы 16 1218 (1990)
  69. Ananyev S S, Suslin S V Fusion Eng. Design 137 338 (2018)
  70. Гаранин С Ф, Буйко А М, Якубов В Б Прикладная механика и техническая физика 58 (5) 26 (2017); Garanin S F, Buyko A M, Yakubov V B J. Appl. Mech. Tech. Phys. 58 779 (2017)
  71. Liskien H, Paulsen A Atom. Data Nucl. Data Tables 11 569 (1973)
  72. Гаранин С Ф, Долинский В Ю Физика плазмы 50 887 (2024); Garanin S F, Dolinskii V Yu Plasma Phys. Rep. 50 948 (2024)
  73. Schmidt A, Tang V, Welch D Phys. Rev. Lett. 109 205003 (2012)
  74. Schmidt A et al Phys. Rev. E 89 061101 (2014)

© Успехи физических наук, 1918–2026
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение