Ионный состав плазмы влажного воздуха под действием ионизирующего излучения
Филиппов А.В., Дербенев И.Н., Дятко Н.А., Куркин С.А., Лопанцева Г.Б., Паль А.Ф., Старостин А.Н.

Поступила в редакцию: 15 Марта 2017

DOI: 10.7868/S0044451017080077

PDF (627.8K)

Предложена кинетическая модель ионно-молекулярных процессов с участием заряженных частиц плазмы во влажном воздухе, создаваемой пучком быстрых электронов. Модель включает более 600 процессов с участием электронов, 41 положительных и 14 отрицательных ионов, в том числе гидратированных ионов H₃O⁺(H₂O)_n и O₂^-(H₂O)_n с . Проведены расчеты энергетических цен образования электрон-ионных пар и электронного, колебательного (для молекул воды и вращательного) возбуждения молекул в азоте, кислороде, парах воды, воздухе и влажном воздухе. Предложена методика расчета энергетических цен в смесях по данным расчетов в чистых газах. Изучена эволюция состава плазмы путем численного решения системы из 56 нестационарных уравнений баланса числа заряженных частиц плазмы методом Рунге-Кутта четвертого порядка точности. Определен стационарный состав плазмы путем решения методом итераций стационарных нелинейных уравнений баланса для скоростей ионизации влажного воздуха в диапазоне от 10 до 10¹⁶ см^-3/с и доли молекул воды от 10^-3% до 1.5%. Установлено, что при абсолютной влажности 0.015-1.5% в воздухе при атмосферном давлении и комнатной температуре основными являются два типа положительных ионов H₃O⁺(H₂O)_n с числом молекул воды n = 5,6 и три типа отрицательных ионов O₂^-(H₂O)_n с n=5,8,9.