МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКА ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА ПРИ ИМПУЛЬСНОМ НАГРЕВЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МИШЕНИ

Рассмотрена модель распределения тока при нагреве поверхности вольфрамового образца при импульсном воздействии электронным пучком. Модель основана на решении уравнений электродинамики и двухфазной задачи Стефана для расчёта температуры в области образца в цилиндрической системе координат. Параметры модели взяты из экспериментов на стенде Beam of Electrons for materials Test Applications (BETA), созданного в ИЯФ СО РАН. Рассмотрен частный случай аксиальной симметрии без учёта электродвижущих сил. Ток рассматривается как возможный источник вращения вещества, который наблюдается в эксперименте. Получены расчётные значения тока и ускорение вещества при температуре поверхности свыше 6000 К. Результаты проведённого моделирования показывают, что для получения ускорения, способного инициировать наблюдаемое в эксперименте вращение расплава, нужно учесть альтернативные механизмы создания тока в системе с учётом испарений вольфрама над пластинкой

We study a model of the current distribution during heating of the surface of a tungsten sample under pulsed exposure to an electron beam. The model is based on solving the equations of electrodynamics and the two-phase Stefan problem for calculating the temperature in the sample region using a cylindrical coordinate system. The model parameters were taken from experiments at the “Beam of Electrons for materials Test Applications” (BETA) stand created at the Budker Institute of Nuclear Physics. A particular case of axial symmetry is considered without taking the electromotive forces into account. The current is considered as a possible source of rotation of the substance which is observed in the experiment. The values of the current and the acceleration of matter at a surface temperature of over 6000 K were obtained. The results of the performed simulation show that, to obtain an acceleration capable of initiating the experimentally observed rotation of the melt, it is necessary to take into account some alternative mechanisms of creating a current in the system with consideration of the evaporation of tungsten above the plate