Increasing the efficiency of plasma mass separation by optimizing the electric potential

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The effect of the spatial distribution of electric potential on the separating properties of the plasma mass separator that operates in a configuration with crossed radial electric and longitudinal magnetic fields is studied. The single-particle approximation is used to obtain analytical expressions that connect the electric potential distribution and the angular mass spectrum. A mathematical algorithm is described that allows one to recover the distribution of electric potential from the given shape of the mass spectrum. It is shown that the local inhomogeneity of the electric potential profile allows one to achieve the deposition of mass groups in the diametrically opposite regions of the separator. Data is presented that confirms the possibility of creating experimentally both the positive and the negative local inhomogeneity of the potential. The results of this work can be used to increase the efficiency of the process of plasma mass separation of ions of different elements.

About the authors

A. P. Oiler

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Author for correspondence.
Email: andrey_oiler@jiht.ru
Russian Federation, Moscow, 125412; Dolgoprudny, Moscow oblast, 141700

R. A. Usmanov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: andrey_oiler@jiht.ru
Russian Federation, Moscow, 125412

N. N. Antonov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: andrey_oiler@jiht.ru
Russian Federation, Moscow, 125412

A. V. Gavrikov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: andrey_oiler@jiht.ru
Russian Federation, Moscow, 125412

V. P. Smirnov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: andrey_oiler@jiht.ru
Russian Federation, Moscow, 125412

References

  1. Стратегия развития атомной энергетики России в первой половине XXI века. Основные положения. Одобрена Правительством РФ 25.05.2000 г. М.: Минатом России, 2000.
  2. Jang J., Kim T., Kim G.-Y., D., Lee S. // J. Nucl. Mater. 2019. V. 520. P. 245. Doi.org/10.1016/j.jnucmat.2019.04.024
  3. Volkovich V.A., Maltsev D.S., Soldatova M.N., Ryzhov A.A., Ivanov A.B. // Metals (Basel). 2021. V. 11. № 4. P. 550. Doi.org/10.3390/met11040550
  4. Williamson M.A., Willit J.L. // Nucl. Eng. Technol. 2011. V. 43. P. 329. Doi.org/10.5516/NET.2011.43.4.329
  5. Dolgolenko D.A., and Muromkin Yu.A. // Phys.-Usp.+. 2009. V. 179. P. 369, Doi.org/10.3367/UFNe.0179.200904c.0369
  6. Zweben S.J., Gueroult R., Fisch N.J. // Phys. Plasmas. 2018. V. 25. № 9. Doi.org/10.1063/1.5042845
  7. Martynenko Yu.V. // Phys.-Usp.+. 2009. V. 179. P. 1354. doi.org/10.3367/UFNe.0179.200912n.1354
  8. Zhang Y., Su R., Chen X., Ren C., Lv Y., Mo D., Liu M., Yan S. // J. Radioanal Nucl. Ch. 2019. V. 322. P. 1657–1662. Doi.org/10.1007/s10967-019-06745-w
  9. Ohkawa T., Miller R.L. // Phys. Plasmas. 2002. V. 9. P. 5116. Doi.org/10.1063/1.1523930
  10. Liziakin G., Antonov N., Smirnov V.S., Timirkhanov R., Oiler A., Usmanov R., Melnikov A., Vorona N., Kislenko S., Gavrikov A., Smirnov V.P. // J. Phys. D Appl. Phys. 2021. V. 54. Doi.org/10.1088/1361-6463/ac128e
  11. Smirnov V.P., Samokhin A.A., Vorona N.A., Gavrikov A. V. // Plasma Phys. Reports. 2013. V. 39. P. 456. Doi.org/10.1134/S1063780X13050103
  12. Bardakov V.M., Ivanov S.D., Strokin N.A. // Phys. Plasmas. 2014. V. 21. № 3. Doi.org/10.1063/1.4846898
  13. Gueroult R., Rax J.-M., Fisch N J // Phys. Plasmas. 2014. V. 21. № 2. Doi.org/10.1063/1.4864325
  14. Trotabas B., Gueroult R. // Plasma Sources Sci. T. 2022. V. 31. № 2. Doi.org/10.1088/1361-6595/ac4847
  15. Liziakin G., Oiler A., Gavrikov A., Antonov N., Smirnov V. // J. Plasma Phys. 2021. V. 87. № 4. Doi.org/10.1017/S0022377821000829
  16. Jin S., Poulos M.J., Van Compernolle B., Morales G. J. // Phys. Plasmas. 2019. V. 26. № 2. Doi.org/10.1063/1.5063597
  17. Volosov V.I., Pekker M.S. // Nuclear Fusion. 1981. V. 21. №. 10. P. 1275. doi: 10.1088/0029-5515/21/10/006
  18. Morozov A.I. Introduction to plasma dynamics. CRC Press, 2012.
  19. Liziakin G.D., Antonov N.N., Vorona N.A., Gavrikov A.V., Kislenko S. A., Kuzmichev S.D., Melnikov A.D., Oiler A.P., Smirnov V.P., Timirkhanov R.A., Usmanov R.A. // Plasma Phys. Reports. 2022. V. 48. P. 1251–60. Doi.org/S1063780X22601912
  20. Liziakin G., Antonov N., Usmanov R., Melnikov A., Timirkhanov R., Vorona N., Smirnov V. S., Oiler A., Kislenko S., Gavrikov A., Smirnov V. P. // Plasma Phys. Control. Fus. 2021. V. 63. №. 3. Doi.org/10.1088/1361-6587/abd25e
  21. Samokhin A.A., Liziakin G.D., Gavrikov A.V., Usmanov R.A., Smirnov V.P. // Journal of Physics: Conference Series. 2016. V. 774. № 1. Doi.org/10.1088/1742-6596/774/1/012198
  22. Oiler A.P., Liziakin G.D., Gavrikov A.V., Smirnov V. P. // Molecules. 2022. V. 27. P. 6824. Doi.org/10.3390/molecules27206824
  23. Brillouin L. // Phys. Rev. 1945. V. 67. P. 260. Doi.org/10.1103/PhysRev.67.260
  24. Bracewell R. // The Fourier transform and its application, 3rd ed. 2000. Singapore: McGrow-Hill Book Co-Singapore, ISBN 0-07-303938-1
  25. Gueroult R., Rax J.-M., Fisch N.J.// Phys. Plasmas. 2019. V. 26. № 12. Doi.org/10.1063/1.5126083
  26. Sheehan J.P., Hershkowitz N.// Plasma Sources Sci. T. 2011. V. 20. № 6. Doi.org/10.1088/0963-0252/20/6/063001
  27. Murzaev Y., Liziakin G., Gavrikov A., Timirkhanov R., Smirnov V. // Plasma Sci. Technol. 2019. V. 21. № 4, Doi.org/10.1088/2058-6272/aaf250

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».