Научная тема: «РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫХ РЕЗОНАНСНЫХ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЗАДАЧАМ НАГРЕВА И ДИАГНОСТИКИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ В МАГНИТНЫХ ЛОВУШКАХ»
Специальность: 01.04.08
Год: 2011
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Формализм операторного уравнения Риккати позволяет свести граничную задачу для уравнений Максвелла в неоднородной среде с тензорным диэлектрическим откликом и пространственной дисперсией к эквивалентной задаче эволюционного типа. Полученные эволюционные уравнения устойчивы в областях линейного взаимодействия и резонансной диссипации волн, что позволяет использовать стандартные методы численного интегрирования при решении ≪жестких≫ задач распространения волн.
  2. Условие поляризационного вырождения решений уравнений Максвелла накладывает сильные ограничения на компоненты диэлектрического тензора среды в области эффективного линейного взаимодействия электромагнитных волн в плавнонеоднородных средах, что позволяет сформулировать универсальную, не зависящую от конкретной модели среды, классификацию возможных типов взаимодействия волн и соответствующих волновых уравнений в неодномерных линейных средах без пространственной дисперсии.
  3. Линейное взаимодействие электромагнитных волн в двумерно и трехмерно неоднородных гиротропных и анизотропных средах без пространственной дисперсии приводит к возникновению новых, отсутствующих в одномерных средах, эффектов (существование ограниченных по апертуре волновых пучков, испытывающих безотражательную трансформацию, отсутствие симметрии процессов прямой и обратной трансформации волн), которые могут быть существенными при решении задач СВЧ нагрева и диагностики плотной плазмы в тороидальных магнитных ловушках.
  4. Релятивистские эффекты оказывают заметное влияние на профили ЭЦ поглощения бернштейновских волн, возбуждаемых в плотной плазме токамака в процессе ЭЦ нагрева с использованием линейной трансформации волн, даже при умеренных температурах электронов плазмы (порядка 1 кэВ), характерных для современного эксперимента.
  5. В окрестности частоты ЭЦ нагрева плазмы уровень собственного циклотронного излучения тороидальной плазмы может заметно возрастать из-за деформации функции распределения резонансных электронов под действием поля греющего излучения, что дает возможность экспериментального обнаружения слабо выраженных квазилинейных возмущений электронной функции распределения в тепловой области энергий в современных установках с ЭЦ нагревом плазмы.
  6. Генерация тока увлечения в условиях квазипоперечного ввода ЭЦ излучения в тороидальную плазму, когда поглощение электромагнитного поля происходит преимущественно на тепловых электронах, а условие циклотронного резонанса в равной мере определяется до-плеровским сдвигом и релятивистскими эффектами, обеспечивает улучшенную локализацию профиля тока и б´ольшие значения локальной плотности тока при сопоставимой эффективности генерации полного тока по сравнению с ≪классической≫ схемой генерации тока с наклонным вводом излучения.
  7. Неустойчивые распределения быстрых ионов, формирующиеся в результате инжекции мощных нейтральных пучков в плазму стеллара-тора, приводят к возбуждению электростатических плазменных мод в окрестности гармоник ионной циклотронной частоты, в частности, нижнегибридных волн, которые могут использоваться для исследования механизмов удержания быстрых ионов методом коллективного рассеяния излучения миллиметрового диапазона.
  8. Квазипериодические серии импульсных высыпаний энергичных электронов и синхронные вспышки электромагнитного излучения, наблюдаемые в распадающейся неравновесной плазме импульсного ЭЦР разряда в прямой аксиально-симметричной магнитной ловушке, могут быть объяснены как результат раскачки релаксационно-колебательного режима циклотронной неустойчивости на необыкновенной моде с порогом генерации, управляемым фоновой компонентой плазмы.
  9. Магнитное адиабатическое сжатие неравновесной плазмы в прямой ловушке может использоваться для накачки плазменного магнито-компрессионного мазера терагерцового диапазона частот. Мощность такого источника может составлять десятки мегаватт при использовании плазмы ЭЦР разряда с плотностью основной компоненты около 1013 см-3 при объеме плазмы порядка 1000 см3.
  10. Ускорение электронов, реализующееся при сжатии заполненной плазмой магнитной силовой трубки при крупномасштабной топологической перестройке магнитного поля в солнечной короне, может приводить к значительному накоплению энергии в ≪хвосте≫ убегающих электронов, что позволяет рассматривать магнитное сжатие в качестве возможного механизма, инициирующего некоторые типы солнечных вспышек.
Список опубликованных работ
[1] Суворов Е. В., Шалашов А. Г. Численное решение двумерного кинетического уравнения для моделирования ЭЦР нагрева. Нижний Новгород, 1998.27 стр. (Препринт ИПФ РАН № 462).

[2] Трахтенгерц В. Ю., Шалашов А. Г. Эффекты ускорения электронов при магнитном сжатии корональной плазмы // Астрономический журнал.1999. Т. 76 (8). С. 618-627.

[3] Shalashov A. G., Trakhtengerts V. Y. Electron Acceleration under Adiabatic Magnetic Compression of a Coronal Plasmas // Proc. EGS XXIV General Assembly (The Hague, The Netherlands, 19-23 April, 1999) / Geophysical Research Abstracts. 1999. Vol. 1 (3). P. 323.

[4] Шалашов А. Г., Трахтенгерц В. Ю. Ускорение электронов при магнитном сжатии корональной плазмы // Труды IV Нижегородской сессии молодых ученых. 1999. С. 6-7.

[5] Shalashov A. G., Suvorov E. V. Modeling of the Coulomb Collisions for Kinetic Description of ECR Plasma Heating / in: Strong Microwaves in Plasmas: Proc. of IV International Workshop, August 2-9, 1999 / Ed. by A. G. Litvak. N. Novgorod: Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 2000. Vol. 1. P. 245-250.

[6] Shalashov A. G., Suvorov E. V. Modification of ECE Spectra due to the Quasilinear Effects at ECR Heating in Toroidal Plasma // in: Strong Microwaves in Plasmas: Proc. of IV International Workshop, August 2-9, 1999 / Ed. by A. G. Litvak. N. Novgorod: Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 2000. Vol. 1. P. 255-260.

[7] Шалашов А. Г. Генерация безындукционного тока в условиях электронного циклотронного резонанса при квазипоперечном вводе излучения // Известия вузов. Радиофизика. 2002. Т. 45 (4). С. 339-348.

[8] Шалашов А. Г., Суворов Е. В. Моделирование кулоновских соударений при кинетическом описании электронно-циклотронного нагрева плазмы // Физика плазмы. 2002. Т. 28 (1). С. 51-61.

[9] Holzhauer E., Kasparek W., Lubyako L. V., Shalashov A. G., Suvorov E. V. and W7-AS Team. NBI-driven Ion Cyclotron Instabilities at W7-AS // Proc. 29th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics (Montreux, 17-21 June 2002). 2002. ECA Vol. 26B. Paper 4.046.

[10] Shalashov A. G., Maassberg H., Hoszhauer E., Kasparek W., Lubyako L. V., Suvorov E. V. and W7-AS Team. NBI-driven ion cyclotron instability in lower hybrid frequency range at W7-AS experiment // in: Strong Microwaves in Plasmas: Proc. of V International Workshop, August 1-9, 2002 / Ed. by A. G. Litvak. N. Novgorod: Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 2003. Vol. 1. P. 372-377.

[11] Шалашов А. Г., Суворов Е. В. Квазилинейная модификация спектров циклотронного излучения тороидальной плазмы вблизи частоты ЭЦ нагрева. Нижний Новгород, 2002. 28 стр. (Препринт ИПФ РАН № 608).

[12] Shalashov A. G., Suvorov E. V., Lubyako L. V., Maassberg H. and W7-AS Team. NBI-driven Ion Cyclotron Instabilities at W7-AS Stellarator // Plasma Phys. Control. Fusion. 2003. Vol. 45. P. 395-412.

[13] Шалашов А. Г., Суворов Е. В. Квазилинейная модификация спектров циклотронного излучения тороидальной плазмы вблизи частоты ЭЦ нагрева // Физика плазмы. 2003. Т. 29 (10). С. 911-925.

[14] Shalashov A. G., Suvorov E. V. On cyclotron emission of toroidal plasmas near the ECR heating frequency // Plasma Phys. Contr. Fusion. 2003. Vol. 45. P. 1779-1789.

[15] Shalashov A. G., Suvorov E. V. On cyclotron emission from toroidal plasmas near the ECR heating frequency // Proc. 30th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics (St.Petersburg, 7-11 July 2003). 2003. ECA Vol. 27A. P. 2.179.

[16] Водопьянов А. В., Голубев С. В., Зорин В. Г., Разин С. В., Сидоров А. В. , Скалыга В. А., Шалашов А. Г. Динамика СВЧ разряда в магнитном поле в условиях сильной предварительной ионизации газа // Известия вузов. Радиофизика. 2003. Т. 46 (8-9). С. 822-829.

[17] Водопьянов А. В. , Голубев С. В. , Зорин В. Г., Разин С. В., Сидоров А. В. , Скалыга В. А., Шалашов А. Г. Создание плотной плазмы в прямой магнитной ловушке с малым полем / Труды всероссийской научной конференции по физике низкотемпературной плазмы ФНТП-2004. г. Петрозаводск. С. 174-179.

[18] Шалашов А. Г. Неравновесные процессы при интенсивном нагреве плазмы с кулоновскими соударениями / Дис. ... канд. физ.-мат. наук. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2004. 168 стр.

[19] Балакина М. А., Шалашов А. Г., Господчиков Е. Д., Смолякова О. Б. Геометрооптическое моделирование процесса O-X-B трансформации электромагнитного излучения в плазме токамака. Нижний Новгород, 2005. 28 стр. (Препринт ИПФ РАН № 677).

[20] Шалашов А. Г., Смолякова О. Б., Ерухимова М. А., Балакина М. А., Крячко А. Ю., Господчиков Е. Д., Ерухимов В. Л. Новые методы диагностики плотной плазмы в системах управляемого термоядерного синтеза с магнитным удержанием / Отчет о НИР по госконтракту № 02.442.11.7144 от 26 октября 2005 г. №госрегистрации 01.2.006 11762, Нижний Новгород, 2005. 60 стр.

[21] Tartari U., Grosso G., Granucci G., Lubyako L. V., Shalashov A. G., Suvorov E. V., Orsitto F. P., Simonetto A., Nowak S., Muzzini V., Garavaglia S., Grossetti G. Evidence of Gyrotron Perturbation in Collective Thomson Scattering below Gyro-Resonance in FTU // in: Strong Microwaves in Plasmas: Proc. of VI International Workshop, July 25-August 1, 2005 / Ed. by A. G. Litvak. N. Novgorod: Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 2006. Vol. 2 . P. 518-523.

[22] Shalashov A. G., Balakina M. A., Gospodchikov E. D., Smolyakova O. B. Modelling of O-X-B and B-X-O Conversion of Electromagnetic Radiation in T-10 Tokamak Plasmas // in: Strong Microwaves in Plasmas: Proc. of VI International Workshop, July 25-August 1, 2005 / Ed. by A. G. Litvak. N. Novgorod: Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 2006.Vol. 2 . P. 605-610.

[23] Балакина М. А., Шалашов А. Г., Господчиков Е. Д., Смолякова О. Б. Моделирование O-X-B трансформации электромагнитного излучения в плазме токамака // Известия вузов, Радиофизика. 2006. Т. 49 (8). С. 686-703.

[24] Шалашов А. Г., Господчиков Е. Д., Балакина М. А. К теории циклотронного поглощения на крыле линии // Физика плазмы. 2006. Т. 32 (6). С. 522-527.

[25] Gospodchikov E. D., Shalashov A. G., Suvorov E. V. On influence of 2D inhomogeneity on electromagnetic mode conversion near the cut-off surfaces in magnetized plasmas // Plasma. Phys. Contr. Fusion. 2006. Vol. 48. P. 869-883.

[26] Шалашов А. Г., Господчиков Е. Д., Суворов Е. В. О структуре волновых полей в области линейного взаимодействия O и X волн в двумерно-неоднородной магнитоактивной плазме / Нижний Новгород, 2006. 31 стр. (Препринт ИПФ РАН № 701).

[27] Шалашов А. Г., Господчиков Е. Д., Суворов Е. В.О структуре волновых полей в области линейного взаимодействия обыкновенной и необыкновенной волн в двумерно-неоднородной магнитоактивной плазме // ЖЭТФ. 2006. Т. 130 (3). С. 554-572.

[28] Suvorov E. V., Gospodchikov E. D., Shalashov A. G. O-X transformation in two-dimensional inhomogeneous magnetized plasma // Proc. 14th Join Workshop on Electron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating, 9 - 12 May 2006 Santorini island, Greece. http://www.hellasfusion.gr/ec14/papers/84.pdf.

[29] Шалашов А. Г., Водопьянов А. В., Голубев С. В., Демехов А. Г., Зорин В. Г., Мансфельд Д. А., Разин С. В. Мазер на циклотронном резонансе в распадающейся плазме // Письма в ЖЭТФ. 2006. Т. 84 (6). С. 375-380.

[30] Шалашов А. Г., Балакина М. А., Смолякова О. Б., Скалыга Н. К., Господчиков Е. Д. Кинетические эффекты при мощном электронном циклотронном нагреве плазмы в системах управляемого термоядерного синтеза с магнитным удержанием / Отчет о НИР по госконтракту № 02.444.11.7258 от 28 февраля 2006 г. №госрегистрации 01.2.006 07025. Нижний Новгород, 2006. 51 стр.

[31] Балакин А. А., Смирнов А. И., Смолякова О. Б., Балакина М. А., Ша-лашов А. Г.,Ерухимова М. А., Крячко А. Ю., Господчиков Е. Д. Нагрев и диагностика плотной плазмы волновыми пучками в системах управляемого термоядерного синтеза с магнитным удержанием / Отчет о НИР по госконтракту № 02.442.11.7360 от 28 февраля 2006 г. №госрегистрации 02.2.006 07752. Нижний Новгород, 2006. 129 стр.

[32] Tartari U., Grosso G., Granucci G., Gandini F., Garavaglia S., Grossetti G., Simonetto A., Mellera V., Muzzini V., Lubyako L., Shalashov A., Orsitto F. P., Ciccone G., Volpe F. Evolution of the mm-wave Collective Thomson Scattering system of the high-field tokamak Frascati Tokamak Upgrade / Milano, 2006 (Report FP 06/09 Istituto di Fisica del Plasma ≪Piero Caldirola≫).

[33] Tartari U., Grosso G., Granucci G., Lubyako L. V., Shalashov A. G., Suvorov E. V., Orsitto F. P., Simonetto A., Nowak S., Volpe F., Gandini F., Muzzini V., Garavaglia S., Grossetti G. Critical issues highlighted by Collective Thomson Scattering below gyro-resonance in FTU // Nucl. Fusion. 2006.Vol. 46. P. 928-940.

[34] Балакин А. А., Балакина М. А., Шалашов А. Г. К оценке роли дифрак ции при электронно-циклотронном поглощении в периферийных обла стях плазменного шнура // Физика плазмы. 2007. Т. 33 (8). С. 729- 737.

[35] Tartari U., Grosso G., Granucci G., Gandini F., Garavaglia S., Grossetti G., Simonetto A., Mellera V., Muzzini V., Lubyako L., Shalashov A., Orsitto F. P., Ciccone G., Volpe F. Evolution of the mm-wave Collective Thomson Scattering system of the high-field tokamak Frascati Tokamak Upgrade // Review of Scientific Instruments. 2007. Vol. 78. P. 043506.

[36] Водопьянов А. В., Голубев С. В., Демехов А. Г., Зорин В. Г., Манс-фельд Д. А., Разин С. В., Шалашов А. Г. Наблюдение импульсных высыпаний быстрых электронов и циклотронный механизм генерации вспы-шечной активности в распадающейся плазме ЭЦР разряда // ЖЭТФ. 2007.Т. 131 (2). С. 330-342/.

[37] Golubev S. V., Demekhov A. G., Mansfeld D. A., Razin S. V., Shalashov A.G., Trakhtengerts V. Y., Vodopyanov A. V., and Zorin V. G. Observations of pulsed regimes of electron cyclotron instabilities in a mirror confined plasma produced by ECR discharge: similarities and differences with space plasmas // Geophysical Research Abstracts. 2007. Vol. 9. P. 03792.

[38] Голубев С. В., Шалашов А. Г. Мазер на циклотронном резонансе с адиабатической магнитной накачкой в разреженной плазме // Письма в ЖЭТФ. 2007. Т. 86 (2). С. 98-105.

[39] Pericoli-Ridolfini V., Alekseyev A., Angelini B.,... Shalashov A., Simonetto A., Smeulders P., Sternini E., Sozzi C., Tartari U., Tilia B., Tuccillo A. A., Tudisco O., Valisa M., Vertkov A., Vitale V., Vlad G., Zonca F., Zagorski R. Overview of the FTU results // Nucl. Fusion. 2007. Vol. 47. P. S608-S621.

[40] Lubyako L. V., Granucci G., Grosso G., Orsitto F., Shalashov A. G., Suvorov E. V., Tartari U. Status of Collective Thomson Scattering experiment at Frascati Tokamak Upgrade (FTU) // Proc. 6th Int. Kharkov symposium on physics and engineering of microwaves, millimeter and submillimeter waves and workshop on terahertz technologies, Kharkov, 2007 June 25-30. Ed. A. Kostenko, A. Nosich, and V. Yakovenko. Vol. 2. P. 870-872.

[41] Gospodchikov E. D., Shalasov A. G., Suvorov E. V. On influence of 2D inhomogeneity on electromagnetic mode conversion near the cut-off surfaces in magnetized plasmas // Proc. 6th Int. Kharkov symposium on physics and engineering of microwaves, millimeter and submillimeter waves and workshop on terahertz technologies, Kharkov, 2007 June 25-30. Ed. A. Kostenko, A. Nosich, and V. Yakovenko. Vol. 2. P. 992-994.

[42] Golubev S. V. and Shalashov A. G. Cyclotron-resonance maser driven by magnetic compression of rarefied plasma // Phys. Rev. Lett. 2007. Vol. 99. P. 205002(4).

[43] Gospodchikov E. D., Shalashov A. G., Suvorov E. V. Effects of two-dimensional inhomogeneity in O-X mode conversion in tokamak plasmas // Fusion Science and Technology. 2008. Vol. 53. P. 261-278.

[44] Shalashov A. G., Gospodchikov E. D. On perfect O-X mode conversion near the cut-off surfaces in magnetized plasmas // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2008. Vol. 50. P. 045005.

[45A] Shalashov A. G., Gospodchikov E. D. Linear coupling of electromagnetic waves in gyrotropic media // Phys. Review E. 2008. Vol. 78. P. 065602.

[46] Shalashov A. Linear coupling of electron cyclotron waves in magnetized plasmas: beyond the range of one-dimensional theory // Proc. 15th Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating (8 - 14 March 2008, Yosemite National Park, CA, USA). 2009. P. 325-335.

[47] Shalashov A., Golubev S. Cyclotron resonance maser driven by plasma magnetic compression // in: Strong Microwaves in Plasmas: Proc. of VII International Workshop "Strong Microwaves: Sources and Applications July 27 –August 2, 2008 / Ed. by A. G. Litvak. N. Novgorod: Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 2009. Vol. 2. P. 475-488.

[48] Gospodchikov E. D., Shalashov A. G., Suvorov E. V. Ordinary and extraordinary wave coupling in 2D-inhomogeneous plasmas: recent results // in: Strong Microwaves in Plasmas: Proc. of VII International Workshop "Strong Microwaves: Sources and Applications July 27 – August 2, 2008 / Ed. by A. G. Litvak. N. Novgorod: Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 2009. Vol. 2. P. 369-374.

[49] Marushchenko N. B., Maassberg H., Beidler C. D., Erckmann V., Geiger J., Laqua H. P., Shalashov A. G., Suvorov E. V., Turkin Yu. and W7-X Team. ECRH scenarios on W7-X // in: Strong Microwaves in Plasmas: Proc. of VII International Workshop "Strong Microwaves: Sources and Applications July 27 – August 2, 2008 / Ed. by A. G. Litvak. N. Novgorod: Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 2009. Vol. 1. P. 375-383.

[50] Shalashov A. G. Linear coupling of electron cyclotron waves in magnetized plasmas: beyond the range of one-dimensional theory / in "Plasma Physics Research Advances"/ Ed. by S. P. Gromov, ISBN 978-1-60456-136-4, NY: Nova Science Publishers, Inc., 2009. P. 23-74.

[51] Golubev S., Mansfeld D., Vodopyanov A., Demekhov A., Shalashov A. Laboratory modeling of pulsed regimes of electron cyclotron instabilities in a mirror confined plasma produced by ECR discharge // Proc. of European Geosciences Union General Assembly 2010 (Vienna, Austria, 02 - 07 May 2010). P. EGU2010-8554

[52] Shalashov A. G., Gospodchikov E. D. Mode-impedance technique for modeling of electromagnetic wave propagation in plasmas // Proc. of 37th EPS Conference on Plasma Physics (Dublin, Ireland, 21-25 June 2010) / Ed. by C. McKenna. EPS Series. 2010. Vol. 34a. P 5.154.

[53] Shalashov A G, Gospodchikov E D Impedance technique for modeling of electromagnetic wave propagation in anisotropic and gyrotropic media / in Proc. 21st Joint Russian-German Workshop on ECRH and Gyrotrons (STC-Meeting, Greifswald, Germany, 2009).

[54] Shalashov A. G., Gospodchikov E. D. Mode-impedance technique for modeling of electromagnetic wave propagation in plasmas // Plasma Phys. Control. Fusion. 2010. Vol. 52. P. 025007.

[55] Shalashov A. G., Gospodchikov E. D. On the O-X mode coupling in 3D sheared magnetic field // Plasma Phys. Control. Fusion. 2010. Vol. 52. P. 115001.

[56] Shalashov A. G., Gospodchikov E. D. Mode-impedance technique for modeling of electromagnetic wave propagation in plasmas // Problems of atomic science and technology / Series: Plasma Physics. 2010. Vol. 16 (6). P. 76-78.

[57] Шалашов А. Г., Господчиков Е. Д. Импедансный метод решения задач распространения электромагнитных волн в анизотропных и гиротроп-ных средах УФН. 2011. Т. 181. C. 151–172.

[58] Шалашов А. Г., Господчиков Е. Д. О структуре уравнений Максвелла в области линейного взаимодействия электромагнитных волн в плавно неоднородных анизотропных и гиротропных средах // http://www.appl.sci-nnov.ru/publication/preprint/ShalashovUFN.pdf [Электронное издание] // УФН. 2011. Направлена в печать.

[59] Хусаинов Т. А., Господчиков Е. Д., Шалашов А. Г. Влияние кривизны магнитных поверхностей на линейную трансформацию волн электронного циклотронного диапазона в плазме токамака // Физика плазмы. 2011. Принята в печать.