- Access by Xinjiang University
Investigation of plasma instabilities in the stagnated pinch
Phys. Rev. E 86, 046403 – Published 22 October, 2012
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.86.046403
Abstract
High-resolution laser probing diagnostics at a wavelength of 266 nm allow observation of the internal structure and instabilities in dense stagnated pinches, typically hidden by trailing material. The internal structure of the 1-MA pinch includes strong kink and sausage instabilities, loops, flares, and disruptions. Mid- and small-scale density perturbations develop in the precursor and main pinch. The three-dimensional shape and dynamics of the wire-array pinch are predetermined by the initial configuration of the wire array. Cylindrical, linear, and star wire-array pinches present different sets of instabilities seeded to the pinch at the implosion stage. Prolonged implosion of trailing mass can enhance x-ray production in wire arrays. Fast plasma motion with a velocity >100 km/s was observed in the pinch at stagnation with two-frame shadowgraphy. Development of instabilities in wire arrays is in agreement with three-dimensional magnetohydrodynamic simulations.
Article Text
References (49)
- R. B. Spielman et al., Phys. Plasmas 5, 2105 (1998).
- C. Deeney, M. R. Douglas, R. B. Spielman, T. J. Nash, D. L. Peterson, P. L'Eplattenier, G. A. Chandler, J. F. Seamen, and K. W. Struve, Phys. Rev. Lett. 81, 4883 (1998).
- M. E. Cuneo et al., Phys. Rev. E 71, 046406 (2005).
- W. A. Stygar et al., Phys. Rev E 72, 026404 (2005).
- B. A. Remington, R. P. Drake, and D. D. Ryutov, Rev. Mod. Phys. 78, 755 (2006).
- M. G. Haines, Plasma Phys. Controlled Fusion 53, 093001 (2011).
- D. D. Ryutov, M. S. Derzon, and M. K. Matzen, Rev. Mod. Phys. 72, 167 (2000).
- S. V. Lebedev, F. N. Beg, S. N. Bland, J. P. Chittenden, A. E. Dangor, M. G. Haines, K. H. Kwek, S. A. Pikuz, and T. A. Shelkovenko, Phys. Plasmas 8, 3734 (2001).
- S. V. Lebedev, D. J. Ampleford, S. N. Bland, S. C. Bott, J. P. Chittenden, J. Goyer, C. Jennings, M. G. Haines, J. B. A. Palmer, S. A. Pikuz, T. A. Shelkovenko, and T. Christoudias, Plasma Phys. Controlled Fusion 47, A91 (2005).
- B. Jones, C. Deeney, J. L. McKenney, C. J. Garasi, T. A. Mehlhorn, A. C. Robinson, S. E. Wunsch, S. N. Bland, S. V. Lebedev, J. P. Chittenden, S. C. Bott, D. J. Ampleford, J. B. A. Palmer, J. Rapley, G. N. Hall, and B. V. Oliver, Phys. Rev. Lett. 95, 225001 (2005).
- D. B. Sinars, D. B. Sinars, M. E. Cuneo, B. Jones, C. A. Coverdale, T. J. Nash, M. G. Mazarakis, J. L. Porter, C. Deeney, D. F. Wenger, R. G. Adams, E. P. Yu, D. E. Bliss, and G. S. Sarkisov, Phys. Plasmas 12, 056303 (2005).
- V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, G. S. Sarkisov, T. E. Cowan, S. N. Bland, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Rev. Lett. 97, 125001 (2006).
- V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, A. Haboub, A. P. Shevelko, A. L. Astanovitskiy, A. Morozov, E. D. Kazakov, and S. D. Altemara, Phys. Rev. Lett. 100, 025004 (2008).
- J. P. Friedberg, Rev. Mod. Phys. 54, 801 (1982).
- P. G. Burkhalter, C. M. Dozier, and D. J. Nagel, Phys. Rev. A 15, 700 (1977).
- N. R. Pereira and J. Davis, J. Appl. Phys. 64, R1 (1988).
- J. P. Apruzese, J. W. Thornhill, A. L. Velikovich, B. Jones, D. J. Ampleford, and C. A. Coverdale, Bull. Am. Phys. Soc. 55, 92 (2010).
- V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, J. M. Kindel, P. Hakel, R. C. Mancini, A. L. Astanovitskiy, A. Haboub, S. D. Altemara, A. P. Shevelko, E. D. Kazakov, and P. V. Sasorov, Phys. Rev. E 79, 056404 (2009).
- B. Jones, C. Deeney, C. A. Coverdale, C. J. Meyer, and P. D. LePell, IEEE Trans. Plasma Sci. 34, 213 (2006).
- D. H. Kalantar and D. A. Hammer, Phys. Rev. Lett. 71, 3806 (1993).
- S. A. Pikuz, D. B. Sinars, T. A. Shelkovenko, K. M. Chandler, D. A. Hammer, G. V. Ivanenkov, W. Stepniewski, and I. Yu. Skobelev, Phys. Rev. Lett. 89, 035003 (2002).
- S. A. Pikuz, T. A. Shelkovenko, D. B. Sinars, J. B. Greenly, Y. S. Dimant, and D. A. Hammer, Phys. Rev. Lett. 83, 4313 (1999).
- S. V. Lebedev, F. N. Beg, S. N. Bland, J. P. Chittenden, A. E. Dangor, M. G. Haines, S. A. Pikuz, and T. A. Shelkovenko, Phys. Rev. Lett. 85, 98 (2000).
- D. B. Sinars, G. R. Bennett, D. F. Wenger, M. E. Cuneo, and J. L. Porter, Appl. Opt. 42, 4059 (2003).
- V. V. Ivanov, J. P. Chittenden, S. D. Altemara, N. Niasse, P. Hakel, R. C. Mancini, D. Papp, and A. A. Anderson, Phys. Rev. Lett. 107, 165002 (2011).
- A. I. Velikovich, J. Davis, J. W. Thornhill, J. L. Giuliani, Jr., L. I. Rudakov, and C. Deeney, Phys. Plasmas 7, 3265 (2000).
- G. S. Sarkisov, S. E. Rosenthal, K. W. Struve, V. V. Ivanov, T. E. Cowan, A. Astanovitskiy, and A. Haboub, Phys. Plasmas 14, 052704 (2007).
- V. V. Ivanov, A. L. Astanovitskiy, D. Papp, J. P. Chittenden, S. N. Bland, B. Jones, and S. D. Altemara, Phys. Plasmas 17, 102702 (2010).
- V. V. Ivanov, S. D. Altemara, A. L. Astanovitskiy, G. S. Sarkisov, A. Haboub, D. Papp, and J. M. Kindel, IEEE Trans. Plasma Sci. 38, 574 (2010).
- V. V. Ivanov, G. S. Sarkisov, P. J. Laca, V. I. Sotnikov, V. L. Kantsyrev, B. Jones, C. A. Coverdale, P. D. LePell, C. Deeney, K. W. Struve, A. L. Astanovitskiy, D. Fedin, B. Le Galloudec, V. Nalajala, I. Shrestha, and T. E. Cowan, IEEE Trans. Plasma Sci. 34, 2247 (2006).
- G. S. Sarkisov, Instrum. Exp. Tech. 39, 727 (1996).
- V. Kantsyrev, A. Safronova, D. Fedin, V. Ivanov, A. Esaulov, V. Nalajala, I. Shrestha, S. Pokala, K. Williamson, N. Ouart, F. Yilmaz, P. Laca, T. E. Cowan, L. I. Rudakov, B. Jones, C. A. Coverdale, C. Deeney, P. D. LePell, A. L. Velikovich, and A. S. Chuvatin, IEEE Trans. Plasma Sci. 34, 194 (2006).
- B. Jones, D. J. Ampleford, R. A. Vesey, M. E. Cuneo, C. A. Coverdale, E. M. Waisman, M. C. Jones, W. E. Fowler, W. A. Stygar, J. D. Serrano, M. P. Vigil, A. A. Esaulov, V. L. Kantsyrev, A. S. Safronova, K. M. Williamson, A. S. Chuvatin, and L. I. Rudakov, Phys. Rev. Lett. 104, 125001 (2010).
- V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, A. Haboub, G. E. Sarkisov, R. Presura, and T. E. Cowan, Phys. Plasmas 14, 032701 (2007).
- S. A. Pikuz, J. D. Douglass, T. A. Shelkovenko, D. B. Sinars, and D. A. Hammer, Rev. Sci. Instrum. 79, 013106 (2008).
- P. V. Sasorov, Sov. J. Plasma Phys. 18, 143 (1992).
- G. E. Sarkisov, A. S. Shikanov, B. Etlicher, S. Attelan, C. Rouille, and V. V. Yan'kov, JETP 81, 743 (1995).
- A. Haboub, V. V. Ivanov, A. L. Astanovitskiy, A. A. Morozov, and S. D. Altemara, IEEE Trans. Plasma Sci. 36, 1290 (2008).
- V. V. Ivanov, V. I. Sotnikov, T. E. Cowan, P. J. Laca, A. L. Astanovitskiy, B. Le Galloudec, G. S. Sarkisov, B. Jones, C. Deeney, B. V. Oliver, T. A. Mehlhorn, and J. N. Leboeuf, IEEE Trans. Plasma Sci. 35, 1170 (2007).
- J. P. Chittenden, S. V. Lebedev, C. A. Jennings, S. N. Bland, and A. Ciardi, Plasma Phys. Controlled Fusion 46, B457 (2004).
- J. P. Chittenden and C. A. Jennings, Phys. Rev. Lett. 101, 055005 (2008).
- S. N. Bland, S. V. Lebedev, J. P. Chittenden, G. N. Hall, F. Suzuki-Vidal, D. J. Ampleford, J. B. A. Palmer, S. A. Pikuz, and T. A. Shelkovenko, Phys. Plasmas 14, 056315 (2007).
- F. J. Marshall, J. P. Knauer, D. Anderson, and B. L. Schmitt, Rev. Sci. Instrum. 77, 10F308 (2006).
- J. J. MacFarlane, I. E. Golovkin, P. Wang, P. R. Woodruff, and N. A. Pereira, High Energy Density Phys. 3, 181 (2007).
- C. A. Jennings, M. E. Cuneo, E. M. Waisman, D. B. Sinars, D. J. Ampleford, G. R. Bennett, W. A. Stygar, and J. P. Chittenden, Phys. Plasmas 17, 092703 (2010).
- P. V. Sasorov (private communication).
- S. V. Lebedev, D. J. Ampleford, S. N. Bland, S. C. Bott, J. P. Chittenden, J. Goyer, C. Jennings, M. G. Haines, G. N. Hall, D. A. Hammer, J. B. A. Palmer, S. A. Pikuz, T. A. Shelkovenko, and T. Christoudias, Plasma Phys. Controlled Fusion 47, A91 (2005).
- D. B. Sinars, M. E. Cuneo, E. P. Yu, D. E. Bliss, T. J. Nash, J. L. Porter, C. Deeney, M. G. Mazarakis, G. S. Sarkisov, and D. F. Wenger, Phys. Rev. Lett. 93, 145002 (2004).
- D. B. Sinars, R. W. Lemke, M. E. Cuneo, S. V. Lebedev, E. M. Waisman, W. A. Stygar, B. Jones, M. C. Jones, E. P. Yu, J. L. Porter, and D. F. Wenger, Phys. Rev. Lett. 100, 145002 (2008).