(
z
0
,
5
. . .
20
см;
v
0
35
. . .
45
км/c;
t
p
3
. . .
22
мкс;
r
0
,
5
. . .
6
см;
U
0
1
. . .
5
кВ;
I
p
350
. . .
840
кА;
T
0
1
. . .
2
,
5
эВ) первый член в
условии неустойчивости положителен лишь в самом начале разряда
t
≤
0
,
3
t
1
/
2
, когда плазменный поток еще не сомкнулся на оси (в этот
период отсутствует азимутальная симметрия и наблюдается течение
плазмы в виде отдельных струй — “языков”). В остальное время разря-
да этот член отрицателен и по модулю меньше второго слагаемого, т.е.
возможно развитие неустойчивости Кельвина–Гельмгольца, причем за
время порядка
0
,
5
t
1
/
2
поперечные размеры вихревой зоны достигают
0
,
25
D
0
, где
D
0
— мидель ускорителя на срезе).
Таким образом, вместо гладкой контактной границы образуется
зона турбулентного перемешивания плазмы и газа, причем основную
роль играет неустойчивость Кельвина–Гельмгольца. Из условия не-
устойчивости следует, что замена гелия на газ с большей атомной мас-
сой (при сохранении той же плотности газа) приводит к уменьшению
поперечных размеров турбулентной зоны или даже стабилизации кон-
тактного разрыва за счет уменьшения
a
g
. При развитии вихрей резко
интенсифицируются процессы переноса импульса, массы и энергии. В
результате часть плазменного потока тормозится, что повышает давле-
ние (до значений порядка скоростного напора) и внутреннюю энергию
турбулентной зоны (за счет энтальпии торможения и энергии вморо-
женного магнитного поля). Температура здесь принимает значение
T
t
,
лежащее между температурой газа
T
g
и температурой торможения
T
p
.
Характерное время нагрева и охлаждения элементов массы плазмы и
газа не превышает
k
−
1
U
−
1
<
1
мкс, что может в общем случае приво-
дить к неравновесному (в том числе и инверсному) заселению уровней
атомов и ионов плазмы и газа.
Коэффициенты поглощения
κ
ν
для излучения видимого диапазона
увеличиваются в результате турбулизации, по крайней мере вследствие
увеличения давления
p
p
(так как
κ
ν
const
∙
p
2
p
)
. Заметную роль играет
также температурный фактор:
κ
ν
при
p
p
=
const имеет максимум при
температуре
T
M
, соответствующей области однократной ионизации.
Обычно
T
g
<
T
M
, а
T
p
> T
M
и усреднение температуры приводит к су-
щественному росту
κ
ν
. В УФ- и ближней ВУФ-областях спектра коэф-
фициенты поглощения
κ
УФ
определяются фотопроцессами с участием
квантовых систем с небольшой энергией связи (молекул, атомов и др.).
Поэтому нагрев газа до
T T
M
, приводящий к термодеструкции этих
сред, просветляет газ вплоть до энергии квантов порядка потенциала
ионизации первых ионов
hν
25
. . .
50
эВ. В рассмотренном случае
перемешивание плазмы и газа примерно в равных соотношениях при-
водит к установлению
T
t
2
,
5
. . .
3
эВ,
κ
ν
повышается в
10
2
. . .
10
3
раз
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2006. № 3
81
