ОБ ОСОБЕННОСТЯХ РЕЛАКСАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ ВОЛЬФРАМОВОЙ ПРОВОЛОЧКИ В ВОДЕ

 

Л.М. Войтенко, О.А. Федорович

 

Институт ядерных исследований НАН Украины, Киев

 

       Единственным источником о температуре и концентрации плотной плазмы является его излучение. Но всегда ли можно определить указанные параметры по наблюдаемым распределениям интенсивностей и по их абсолютной величине?

В качестве источника плазмы исследовался импульсный разряд в воде (ИРВ). Параметры плазмы в канале изменялись пределах: концентрации электронов составляли 10¹⁷ см^-3 ≤ Ne ≤10²² см^-3 при изменении температур Т_е =6٠10³-50٠10³ К [1]. В видимом диапазоне проводились исследования динамики распределения излучения и его интенсивности при ВП из W диаметром 320 мкм, начальном напряжении 20 кВ на конденсаторной батарее емкостью 14,7 мкФ и периоде разряда 15,5 мкс.

Сразу после пробоя (на 3 мкс) на распределении излучения наблюдается сплошной спектр со слабо выраженными линиями водорода серии Бальмера H_a и H_b. Это свидетельствует о сравнительно низкой концентрации электронов (не выше 5·10¹⁸ см^-3). Распределение излучения сплошного спектра близко к излучению абсолютно черного тела (АЧТ) и соответствует примерно 7·10³ К. Через 10 мкс, несмотря на интенсивный вклад энергии в канал, плазма практически перестает излучать в видимом диапазоне и излучает только в области линии H_a._. На 23 мкс интенсивность излучения увеличивается и его распределение колеблется между яркостными температурами от 6· 10³ в фиолетовой области до 11·10³ К в красной области спектра. При этом наблюдаются только линии поглощения вольфрама с переходами с основного на первый уровень. Наибольшее расхождение в яркостных температурах наблюдается на 43 мкс от 20·10³  в фиолетовой части спектра до 7·10³ К на 400 нм и увеличением до 16·10³  К в красной области спектра. На 103 мкс происходит плавное выравнивание температур, и постепенное их приближение к излучению АЧТ до 16·10³ К. На 153 мкс яркостная температура практически не уменьшается и лежит в пределах 10 - 12·10³ К и приближается к излучению АЧТ. Количество линий поглощения вольфрама при этом все время увеличивается.

Рассчитаем адиабатическое остывание расширяющегося плазменного поршня. Уравнение адиабаты имеет вид p٠Vκ = const [2]. Для водяной плазмы κ=1,26 [3]. По зависимости радиуса канала от времени и максимальному значению давления было рассчитано давление в канале при расширении для адиабатического процесса.  Значения давления в канале на поздних стадиях распада плазмы рассчитанное по адиабате меньше экспериментального больше чем в 20 раз. Перерасчет температуры по адиабате от максимальной к началу разряда дает значения Т = 3·10⁴ К, а яркостная в этот момент времени в красной области не превышает 7·10³ К.

 

Литература:

1.   O.A. Fedorovich, L.M. Voitenko. About the influence of the plasmas nonideality degree on the plasma decay coefficients. Problem of atomic science and technology, #1, 2013, p 201-203.

2.   Д. Тер Хаар, Г. Вергеланд. Элементарная термодинамика. Мир, 1968 219 с.

3.   Наугольных К.А., Рой Н.А. Электрические разряды в воде, Наука, 1971, 155 с.