Двумерная модель кинетических процессов в треках осколков деления в газовой плазме, содержащей нанокластеры


Просмотр статьи
PDF, 743,3 КБ

Two-dimensional model of kinetic processes in tracks of fission fragments Into gaseous plasma with nanoclasters

The two-dimensional model multi component of non-homogeneous kinetic processes in uranium fission fragments track in the dusty plasma of the noble gases was developed. The system of nonlinear integral differential equations describing the space-time evolution of dusty plasma of the noble gases in a track of fission fragments is derived. The model includes the space-time evolutionary equations for electron velocity distribution function, concentration both various gaseous and dusty component of plasma and Poisson equation for the electric field. The method of the solu-tion and algorithm for parallel calculations of rigid differential equations system describing kinetic processes in the fission fragments track in gaseous plasma with nanoclasters is developed. The program complex for mathematical simulation was developed.
The track structure effects for a space-time evolution of fission fragment excited dusty argon plasma and data about of a space-time fluctuations both concentration of various component of plasma and charge distribution on dusty par-ticles and electric field strength were obtained by the methods of numerical simulation.


Том 13, выпуск 3, 2012 год



Разработана многокомпонентная двумерная модель негомогенных кинетических процессов в треках осколков деления ядра урана в пылевой плазме инертных газов. Сформулирована система нелинейных интегро-дифференциальных уравнений, описывающих пространственно-временную эволюцию пылевой плазмы инертных газов в треке осколка. Модель включает эволюционные уравнения для функции распределения электронов по скоростям, концентраций как различных газовых, так и пылевых компонент плазмы, а также уравнение Пуассона для электрического поля. Разработан метод решения уравнений модели и алгоритм параллельных вычислений для решения системы и создан комплекс программ для математического моделирования. Методами математического моделирования получены данные о влиянии трековой структуры на пространственно-временную эволюцию возбуждаемой осколками деления пылевой аргоновой плазмы, пространственно-временные флуктуации как концентрации различных компонент плазмы, так и распределения зарядов на пылевых частицах и напряженности электрического поля.


Том 13, выпуск 3, 2012 год



1. Jaffe G. Zur Theorie der Ionisation in Kolonnen// Ann. Physik. 1913. V. 42. P.303-344.
2. Jaffe G. Uber die Sattigungskurve bei Ionisation mit a-Strahlen// Phys.Zeitschr. 1914. V.15. P.353-360.
3. Jaffe G. Kolonnenionisation in Gasen bei erhohtem Druck//Phiys.Zeitschr. 1929. V.30. P.849-856.
4. Kinetics of nonhomogneous processes. A practical introduction
for chemists, biologists, physicists, and materials scientists. Ed. by G.R. Freeman. 1987 by John Wiley & Sons, Inc. New York * Chichester * Brisbane * Toronto * Singapore.
5. P.P. Dyachenko. Experimental and theoretical works performed by the Institute of Physics and Power Engineering on the physics of nuclear-induced plasmas. // Laser and Particle Beams. 1993. V.11. №4. P. 619-634.
6. Budnik A.P., Sokolov Yu.V., Vakulovskiy A.S. Mathematical simulation of the space-time evolution of fissionfragment plasma tracks // Hyperfine Interactions. 1994. V. 88. P.185-192.
7. Будник А.П., Вакуловский А.С., Добровольская И.В. Влияние трековой структуры плазмы на кинетические процессы в лазерах с накачкой осколками деления // Письма в ЖТФ. 1994. Т.20. Вып. 23. С.67-72.
8. Будник А.П., Дьяченко П.П., Добровольская, Козел С.В. Исследование негомогенных кинетических процессов в газовой среде, возбуждаемой многозарядными ионами // Письма в ЖТФ. 1997. Т.23. Вып. 7. С.89-94.
9. Будник А.П., Добровольская И.В. Особенности кинетики активных сред газовых лазеров, возбуждаемых осколками деления //Квантовая электроника. 1997. – Вып.6. – С. 506-510.
10. Алексеева И.В., Будник А.П. Модель пространственно-временной эволюции треков многозарядных ионов с учетом продольной вдоль оси трека неоднородности. 1. Постановка задачи. Метод решения // Препринт № 2922. Обнинск: ГНЦ РФ - ФЭИ. 2001. 16 с.
11. Алексеева И.В., Будник А.П., Соколов Ю.В. Теоретическое исследование процессов в треках осколков деления в инертных газах с учетом продольной неоднородности //Труды III Международной конференции “Проблемы лазеров с ядерной накачкой и импульсные реакторы”. Снежинск. 2003. С.92-97.
12. Алексеева И.В., Будник А.П. Двумерная модель негомогенных кинетических процессов в треках осколков деления в смеси инертных газов //Сборник научных трудов 3-ей Всероссийской школы-семинара “Аэрофизика и физическая механика классических и квантовых систем”. Москва: ИПМех РАН. 2010. С. 13-20.
13. Будник А.П., Косарев В.А., Лунев В.П. Математическое моделирование кинетических процессов в газовой аргон-ксеноновой плазме, содержащей нанокластеры химических соединений урана. // Препринт № 3141. Обнинск: ГНЦ РФ - ФЭИ. 2008. 23 с.
14. Будник А.П., Косарев В.А., Лунев В.П.. Математическое моделирование генерационных характеристик активных газовых сред, содержащих нанокластеры соединений урана // Труды IV международной конференции “Физика лазеров с ядерной накачкой и импульсные реакторы” (ЛЯН-ИР-2007) в 2-х томах. Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ. 2009. Т. 1. С. 177-184.
15. Budnik A.P., Deputatova L.V., Fortov V.E., Lunev V.P., Vladimirov V.I. Simulation of kinetic processes, optical and neutron properties of the nuclear-excited dusty plasma of the noble gases. Dusty Plasmas in applications. 3rd International Conference of the Physics of Dusty and Burning Plasmas. Odessa Ukraine. August 25-29. 2010. Pp. 5-8.
16. Смирнов Б.М.Аэрозоли в газе и плазме. Учебное пособие. М.: ИВТАН, 1990. 104 с.
17. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак С.А., Молотков В.И., Петров О.Ф. Пылевая плазма // УФН. 2004. Т. 174. № 5. С. 495-544.
18. Цытович В.Н., Морфил Г.Е., Томас Х. Комплексная плазма: II элементарные процессы в комплексной плазме // Физика плазмы. 2003. Т. 29. С. 3-36.
19. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем. М.: Наука, 1971. 552 с.
20. Алексеева И.В., Будник А.П. Двумерная модель неравновесных кинетических процессов в многокомпонентных газовых смесях при сверхзвуковом движении. Физи-ко-химическая кинетика в газовой динамике. 2011. T. 11. http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2011-02-01-001.pdf
21. Алексеева И.В., Будник А.П., Двумерная модель негомогенных кинетических процессов в треках осколков деления в смеси инертных газов. Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2011. T. 11. http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2011-02-01-002.pdf