Диффузия и плотность атомов в сильноионизованной неоднородной плазме $\rm He$

Показано, что ключевым звеном кинетики ионизации и рекомбинации сильноионизованной неравновесной плазмы $\rm He$ атмосферного давления в узком водоохлаждаемом дуговом канале является ионизационно-диффузионный баланс атомов, регулирующий концентрацию атомов $n$ и электронов $n_e$ и поддерживающий близкие к изохорическим условия с высоким уровнем концентрации нейтралов $n\sim n_e$, на два–три порядка превышающим равновесные по Саха значения. С использованием измеренных радиальных зависимостей $n_e(r)$ и $T(r)$ приближенно решена задача о диффузии атомов в бинарной смеси с учетом амбиполярной диффузии электрон-ионного газа как одного из компонентов бинарной смеси. Найдены концентрация атомов в центре дуги и ее радиальная зависимость, сильно растущая при удалении от центра, особенно при мощном импульсном подогреве стационарной дуги. Давление при наложении импульса достигает своего максимума и вдвое превышает атмосферное. Из-за высокой концентрации атомов и разрушения уровней плазменными микрополями тройная рекомбинация в десятки раз слабее амбиполярной диффузии. Одним из следствий преобладания амбиполярной диффузии в кинетике заряженных частиц является низкая плотность двукратных ионов $n^{++}/n^+ \sim 10^{-3}$.