Рассматриваются результаты, полученные при разработке для токамаков и стеллараторов различных технологий, базирующихся на инжекции в плазму макрочастиц. Инжекция макрочастиц используется в настоящее время для ввода топлива, диагностики плазмы, контроля горения, переключения режимов и подготовки первой стенки. Обсуждаются как физические проблемы, так и инженерные задачи, возникающие при развитии технологий, и последние результаты их приложений.

Обсуждается общая теория динамического подобия, которая включает процессы большой неравновесности и рассматривает обобщенное подобие процессов. Формулируются основные законы теории: меры действия и динамического соответствия. Предлагается основной метод динамического соответствия --- объект-процессный классификатор. Дается первоначальное изложение основных разделов теории. Указываются возможные эффекты и описывающие их зависимости.

Показано, что многократное отражение ионов от ударного фронта, возникающее в результате учета столкновительной диссипации, способно сформировать ионно-звуковую ударную волну с неограничено большим числом Маха. При экспоненциально малом числе отраженных ионов ионно-звуковая ударная волна "вырождается" в бесстолкновительную квазиударную волну. Обсуждается сравнительная роль вязкости и дисперсии звука при различной начальной неизотермичности плазмы.

Рассматривается импульсное стохастическое возбуждение двухуровневой системы, описываемой уравнениями Блоха. На основе теории стохастических дифференциальных уравнений получено и решено уравнение для средних мощностей компонент вектора состояния системы. Проведен анализ динамических и нелинейных свойств отклика системы, находящейся в условиях импульсного стохастического резонанса, и результаты сопоставлены с соответствующим стационарным режимом. Полученные результаты могут быть использованы в спектроскопии и при анализе нелинейных фильтров, основанных на эффекте насыщения и предназначенных для обработки сигналов радиочастотного и светового диапазона.

Выводится уравнение, описывающее малые колебания произвольно искривленной мембраны, поверхность которой рассматривается как двумерное риманово пространство. В основе вывода лежит вариационный принцип, из которого следуют уравнение движения и закон сохранения в форме, инвариантной относительно произвольных преобразований координат на поверхности мембраны. Показано, что волновое уравнение наряду с двумерным оператором Лапласа--Бельтрами содержит дополнительный член, пропорциональный скалярной кривизне поверхности мембраны. В качестве примера рассматриваются уравнения для мембраны сферической формы и мембраны, имеющей форму минимальной поверхности вращения --- катеноида.

Получены обобщенные уравнения, описывающие линейную стадию развития резистивной шланговой неустойчивости РЭП в случае изменения тока и радиуса пучка вдоль импульса. Учтены эффекты, обусловленные наличием обратного тока, возмущения плазменного канала и эволюции проводимости за счет ударной, лавинной ионизации, а также рекомбинации.

Впервые создан и успешно испытан шнековый экструдер для непрерывного формирования твердоводородных макрочастиц, инжектируемых в плазму термоядерных установок. Разработана модель неизотермического течения водорода в канале шнека и рассчитаны зависимости производительности экструдера от его конструктивных параметров. Представлены расчеты и экспериментальные результаты по экструзии 500 cm3 твердого водорода из экструдера с рабочим объемом 8 cm3 и производительностью 63 mm3/s. Показано, что в диапазоне температур от 10 до 13 K твердый водород ведет себя как бингамовское тело, и получены зависимости его вязкости и сдвиговой прочности от температуры.

На основе легкогазовой пушки разработан инжектор для формирования и инжекции макрочастиц из твердого ксенона в плазму токамака. Представлены результаты экспериментов и расчетов по изготовлению непосредственно внутри ствола ксеноновых макрочастиц диаметром 4 mm и длиной до 25 mm.

Разработана общая теория параметрической связи волн пространственного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах с дрейфующими носителями заряда, применимая, в частности, для полупроводников типа n-GaAs и n-InP с отрицательной дифференциальной проводимостью, обусловленной междолинными электронными переходами в сильных электрических полях. В основу предложенного подхода положена электродинамическая теория возбуждения волноводов сторонними токами, обобщенная на случай произвольных волноведущих структур со сложными активными средами. Теория позволяет изучать параметрическое взаимодействие волн пространственного заряда в полупроводниковых пленках с учетом реальных условий на их границах, диффузии, анизотропии и частотной дисперсии дифференциальной подвижности электронов, а также с учетом многочастотного и многомодового характера волнового процесса в тонкопленочных структурах.

Рассматривается синтез полевых структур с коническими эквипотенциалями на базе аналитического представления Донкина. Установлена иерархия таких структур, приведены примеры эквипотенциальных портретов и решена задача Коши для симметричных полей. В части II исследуются электронно-оптические характеристики некоторых систем этого класса, перспективных для применения в устройстве энергоанализаторов и монохроматоров.