ON THE STABILITY FEATURES OF STATIONARY STATES IN A PLASMA DIODE WITH A REACTIVE EXTERNAL CIRCUIT

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The feasibility of developing an alternating current generator based on a plasma diode is being explored. Under certain conditions, in a collisionless regime, electron instability can arise in such a diode, leading to an abrupt breakdown of the current flowing through the inter-electrode gap. Technically, a generator utilizing this effect can be implemented by connecting the electrodes through an inductive element. To determine the optimal operating conditions of the generator, it is crucial to first investigate the effect of the external circuit with an inductive element on the stability of the diode’s stationary states. This study theoretically examines the problem for both over-neutralized and under-neutralized regimes. Dispersion equations are derived for both cases. It is established that the presence of external inductance shifts the instability threshold, lowering it below the Pierce threshold. In this scenario, oscillatory instability develops instead of aperiodic one. The ranges of inductance values that allow the instability to develop are also determined.

About the authors

V. I. Kuznetsov

Ioffe Institute

Email: victor.kuznetsov@mail.ioffe.ru
St. Petersburg, 194021 Russia

A. B. Gerasimenko

Ioffe Institute

Email: gerasimenko.alexander@gmail.com
St. Petersburg, 194021 Russia

M. A. Zakharov

Ioffe Institute

Email: max.zaharov@mail.ioffe.ru
St. Petersburg, 194021 Russia

References

  1. Кузнецов В.И., Эндер А.Я. // ЖТФ. 1977. Т. 47. С. 2237.
  2. Кузнецов В.И., Эндер А.Я. // ЖТФ. 1981. Т. 51. С. 2250.
  3. Кузнецов В.И., Эндер А.Я. // ЖТФ. 1983. Т. 53. С. 2329.
  4. Бабанин В.И., Колышкин И.Н., Кузнецов В.И., Мустафаев А.С., Ситнов В.И., Эндер А.Я. // ЖТФ. 1982. Т. 52. С. 1304.
  5. Гвердцители И.Г., Караханов В.Я., Каширский Е.А., Кучеров Р.Я., Оганезов З.А. // ЖТФ. 1972. Т. 42. С. 103.
  6. Chakrabarti N., Kuznetsov V.I., Pramanik S. // Phys. Plasmas. 2015. V. 22. P. 082103.
  7. Kuznetsov V.I., Chakrabarti N., Gerasimenko A.B., Pramanik S. // Phys. Plasmas. 2017. V. 24. P. 023107.
  8. Pramanik S., Кузнецов В.И., Chakrabarti N. // ЖТФ. 2019. Т. 89. С. 1535.
  9. Бабанин В.И., Кузнецов В.И., Колышкин И.Н., Ситнов В.И., Эндер А.Я. // Патент Российской Федерации № 2030017, 1991.
  10. Babanin V.I., Ender A.Ya., Kolyshkin I.N., Kuznetsov V.I., Sitnov V.I., Paramonov D.V. // Proc. 32nd IECEC, Honolulu, USA. AIChE, 1997. P. 427.
  11. Булычёв С.В., Вялых Д.В., Дубинов А.Е., Жданов В.С., Корнилова И.Ю., Львов И.Л., Сайков С.К., Садовой С.А., Селемир В.Д. // Физ. плазмы. 2009. Т. 35(11). С. 1019.
  12. Kuznetsov V.I., Gerasimenko A.B. // St. Petersburg State Polytechnical University J. Phys. Mathematics. 2023. V. 16. P. 25.
  13. Бабанин В.И., Кузнецов В.И., Мустафаев А.С., Ситнов В.И., Эндер А.Я. // ЖТФ. 1978. Т. 48. С. 754.
  14. Эндер А.Я. Термоэмиссионный преобразователь тепловой энергии в электрическую в кнудсеновском режиме. // Канд. дисс. ФТИ им. А.Ф. Иоффе. Л.: 1972.
  15. Кузнецов В.И., Эндер А.Я. // Физика плазмы. 2015. Т. 41. С. 979.
  16. Ender A.Ya., Kuhn S., Kuznetsov V.I. // Phys. Plasmas. 2006. V. 13. P. 113506. https://doi.org/10.1063/1.2261893
  17. Незлин М.В. Динамика пучков в плазме. М.: Энергоиздат, 1982.
  18. Kuznetsov V.I., Gerasimenko A.B. // J. Phys.: Conf. Series. 2018. V. 1135. P. 012090. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1135/1/012090
  19. Кузнецов В.И., Эндер А.Я. // ЖТФ. 1972. Т. 42. С. 2391.
  20. Кузнецов В.И., Эндер А.Я. Препринт ФТИ им. А.Ф. Иоффе № 604. Л., 1979.
  21. Кузнецов В.И., Эндер А.Я. // Физика плазмы. 2010. Т. 36. С. 258.
  22. Sukhomlinov V.S., Mustafaev A.S., Koubaji H., Timofeev N.A., Murillo Hiller O.G. // Phys. Plasmas. 2022. V. 29. P. 093103. https://doi.org/10.1063/5.0097263
  23. Sukhomlinov V.S., Mustafaev A.S., Koubaji H., Timofeev N.A., Zaitsev A. // J. Phys. Soc. Japan. 2023. V. 92. P. 044501. https://doi.org/10.7566/JPSJ.92.044501

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences