Development of mathematical model representing dynamics of plasma generated from a plasma focus device - Prajya Tangjitsomboon (Chulalongkorn University, 2016)
เครื่องพลาสมาโฟกัสได้นำมาใช้เป็นแหล่งกำเนิดรังสีและอนุภาคต่างๆโดยเครื่องพลาสมาสามารถประยุกต์กับการปรับปรุงพื้นผิววัสดุได้เช่นกัน ในงานวิจัยนี้ศึกษาการเคลื่อนที่หรือการพลวัตของพลาสมาที่มาจากเครื่องพลาสมาโฟกัสชนิด UNU/ICTP โดยทำการศึกษาลึกลงไปในระดับจุลภาคซึ่งต่างจากแบบจำลองที่มีการใช้อยู่ในปัจจุบันซึ่งเป็นแบบจำลองที่ได้ถูกพัฒนาตามแบบจำลองของลี โดยแบบจำลองนี้สนใจการเคลื่อนที่ของพลาสมาในระดับมหภาคโดยพิจารณาให้พลาสมาประพฤติตัวเป็นแผ่นทรงกระบอกบางที่ถูกเร่งให้เคลื่อนที่ด้วยแรงโลเรนซต์ โดยแรงดังกล่าวมาจากกระแสของพลาสมาและสนามแม่เหล็กที่ถูกเหนี่ยวนำซึ่งกระแสไฟฟ้านี้คำนวณจากสมการของวงจร ในงานวิจัยนี้ได้ใช้โปรแกรมการจำลองทางฟิสิกส์เพื่อจำลองการเคลื่อนที่ของพลาสมาในระดับจุลภาคโดยใช้วิธีการคำนวณด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอเลเมนต์ ซึ่งการจำลองนี้ได้พิจารณารูปทรงของเครื่องพลาสมา สมบัติทางวัสดุที่ใช้ในเครื่องพลาสมา ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในเครื่องชนิดนี้และทฤษฎีของพลาสมา โดยการกำเนิดพลาสมาจากการใส่กระแสไฟฟ้าเข้าไปในขั้วอิเล็กโทรดซึ่งนำไปสู่การคำนวณด้วยวิธีการไฟไนต์เอเลเมนต์ ในการคำนวณด้วยวิธีนี้นำมาเปรียบเทียบผลกับแบบจำลองของลีภายใต้การเปลี่ยนค่าความดันของแก๊สอาร์กอนที่ความดัน 1.0, 1.5 และ 2.0 มิลลิบาร์ ผลการจำลองโดยใช้แบบจำลองของลีคำนวณค่าแฟกเตอร์ของกระแสมีค่าอยู่ในช่วง 0.36-0.67 และแฟกเตอร์ของการกวาดมวลมีค่าในช่วง 0.024-0.0365 สำหรับผลการคำนวนโดยใช้โปรแกรมการจำลองฟิสิกส์ แฟกเตอร์กระแสเฉลี่ยมีค่าอยู่ระหว่าง 0.48-0.55 ซึ่งค่าแฟกเตอร์ของกระดังกล่าวเป็นฟังก์ชันกับเวลา และโปรแกรมการจำลองทางฟิสิกส์ได้แสดงค่าของอุณหภูมิและความหนาแน่นของแก๊สที่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเคลื่อนที่ของพลาสมา ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแก๊สอาร์กอนทั้งหมดไม่ได้เคลื่อนที่ไปพร้อมกับพลาสมาซึ่งสอดคล้องกับแฟกเตอร์ของการกวาดมวลตามแบบจำลองของลี ในการจำลอง ได้อธิบายกระบวนการของพลาสมาในระดับจุลภาค โดยจำลองการพลวัติตั้งแต่ช่วงเฟสแตกตัวจนกระทั่งสิ้นเฟสตามแนวแกน โดยแบบจำลองลีไม่สามารถคำนวณในช่วงการเคลื่อนที่ของพลาสมาในช่วงเฟสแตกตัว การจำลองด้วยโปรแกรมการจำลองทางฟิสิกส์แสดงให้เห็นว่าการจำลองในระดับจุลภาคสามารถแสดงถึงสมบัติของพลาสมาที่สอดคล้องกับแบบจำลองของลี