Плазменная рекомбинация — это процесс, при котором положительные ионы плазмы захватывают свободный (энергетический) электрон и соединяются с электронами или отрицательными ионами с образованием новых нейтральных атомов ( газа ). Процесс рекомбинации можно описать как процесс, обратный ионизации, при котором условия позволяют плазме перейти в газообразное состояние. [1] Рекомбинация — экзотермический процесс , означающий, что плазма высвобождает часть своей внутренней энергии , обычно в виде тепла . [2] За исключением плазмы, состоящей из чистого водорода (или его изотопов ), в ней могут присутствовать и многозарядные ионы. Следовательно, однократный захват электрона приводит к уменьшению заряда иона, но не обязательно в нейтральном атоме или молекуле.
Рекомбинация обычно происходит во всем объеме плазмы (объемная рекомбинация), хотя в ряде случаев ограничивается какой-то особой ее областью. Каждый вид реакции называется режимом рекомбинации, и на его отдельные скорости сильно влияют такие свойства плазмы, как ее энергия (тепло), плотность каждого вида, давление и температура окружающей среды.
Повседневный пример быстрой рекомбинации плазмы происходит при выключении люминесцентной лампы. Плазма низкой плотности в лампе (которая генерирует свет за счет бомбардировки люминесцентного покрытия на внутренней стороне стеклянной стенки) рекомбинирует за долю секунды после удаления генерирующего плазму электрического поля путем отключения источника электроэнергии. .
Режимы рекомбинации водорода имеют жизненно важное значение при разработке диверторных областей токамаков . Фактически они обеспечат хороший способ извлечения энергии, вырабатываемой в ядре плазмы. В настоящее время считается, что наиболее вероятные потери плазмы, наблюдаемые в области рекомбинации, обусловлены двумя различными режимами: электронно-ионной рекомбинацией (ЭИР) и молекулярно-активированной рекомбинацией (МАР).