Устройство для получения и удержания высокотемпературной плазмы

 

Изобретение относится к физике плазмы и может быть использовано для получения и удержания высокотемпературной плазмы при проведении исследований по проблеме управляемого термоядерного синтеза . Целью изобретения является увеличение плотности высокотемпературной плазмы и эффективности ее удержания. В открытой ловушке с магнитными пробками предусмотрена электропроводящая внутренняя стенка, изолированная от основной камеры, при этом магнитная система и электропроводящая внутренняя стенка выполнены так, что силовые линии магнитного поля параллельны этой стенке в месте ее расположения и, кроме того, эта стенка подключена к положительному полюсу источника электропитания. В камеру через магнитное поле остроугольной геометрии инжектируется электронный пучок, навстречу ему в камеру инжектируется плазма, а через отверстия во внутренней электропроводящей стенке в камеру, кроме того, инжектируется газ. В результате р камере зажигается разряд, горящий в скрещенных электрическом и магнитном полях. Вблизи внутренней электропроводящей стенки образуется ирианодный слой. Высокоэнергетические ионы, инжектируемые из прианодного слоя в основной объем рабочей камеры, создают приосевой слой, плотность плазмы в котором на порядок выше, чем в прианодном слое 3 з. п. ф-лы, 6 ил. i ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 А1 (19) (11) (51) 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4694363/25 (22) 22.05.89 (46) 07.03.91. 6юл. № 9 (72) В. К. Тараненко и 6. И. Иванов (53) 621.039.62 (088.8) (56) Иоффе М. С. и др. Удержание плазмы в магнито-электростатической ловушке

АТОЛ. 1 — I l.— Физика плазмы, 1984, т. 10, вып. 3, с. 464 — 475.

Иоффе М. С. и др. Исследование удержания плазмы в ловушке с магнитными пробками, ЖЭТФ, 1960, т. 39, вып. 6, с. 1602 — 161! . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ I 10. IУЧЕНИЯ

И УДЕРЖАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОА ПЛАЗМЫ (57) Изобретение относится к физике плазмы и может быть использовано для получения и удержания высокотемпературной плазмы при проведении исследований по проблеме управляемого термоядерного синтеза. Целью изобретения является увеличение плотности высокотемпературной плазмы и эффективности ее удержания. В открыИзобретение относится к физике плазмы и может быть использовано для получения и удержания высокотемпературной плазмы при проведении исследований по проблеме управляемого термоядерного синтеза.

Цель изобретения †- увеличение плотности высокотемпературной плазмы и эффективности ее удержания.

На фиг. I показана конструктивная схема устройства; на фиг. 2- -4 — варианты выполнения внутренней электропроводящей стенки; на фиг. 5 -- схема направления электрических и магнитных полей в устройстве; на фиг. 6 — проекция траектории движения ионов на плоскость, napaллельную оси рабочей камеры. той ловушке с магнитными пробками предусмотрена электропроводящая внутренняя стенка, изолированная от основной камеры, при этом магнитная система и электропроводящая внутренняя стенка выполнены так, что силовые линии магнитного поля napaллельны этой стенке в месте ее расположения и, кроме того, эта стенка подключена к положительному полюсу источника электропитания. В камеру через магнитное поле остроугольной геометрии инжектируется электронный пучок, навстречу ему в камеру инжектируется плазма, а через отверстия во внутренней электропроводящей стенке в камеру, кроме того, инжектируется газ. В результате v камере зажигается разряд, горящий в скрещенных электрическом и магнитном полях. Вблизи внутренней электропроводящей стенки образуется прианодный слой. Высокоэнергетические ионы, инжектируемые из прианодного слоя в основной объем рабочей камеры, создают приосевой слой, плотность плазмы в котором на порядок выше, чем в прианодном слое. 3 з. п. ф-лы, 6 ил.

Устройство ссдержит (фиг, I ) рабочую камеру 1, электронную пушку 2, инжектор 3 плазмы (плазменную коакcèàëüíóþ пушhó), катушки 4 и 5, создающие магнитное по1. остроугольной геометрии в месте расположения электронной пушки 2, катушки 6 и 7, создающие магнитное поле пробочной конфигурации в основном объеме рабочей камеры 1, электропроводящук) вну тренин)ю стенку (анод) 8, газовую камеру 9, источник 10 электрического питания. Форма электропроводящей внутренней стенки и конфигурация магнитного поля подбираются так, чтобы отсутствовали нормальные к стенке составляющие магнитного поля.

Устройство снабжено системой напуска

1633464

40 газа, включающей в себя, помимо баллона с газом и вентиля (не показаны), газовую камеру 9, соединяющуюся с объемом рабочей камеры 1 системой отверстий в электропроводяшей внутренней стенке.

Газовая камера 9 изготавливается из электрического материала, например из керамики, так что внутренняя .электропроводяшая стенка 8 электрически изолирована от рабочей камеры 1. На электропроводящую внутреннюю стенку 8 от внешнего источника электропитания 10 подается положительный потенциал.

Устройство работает следующим образом.

Электронный пучок, сформированный электронной пушкой 2, через магнитное поле остроугольной геометрии инжектируется в рабочую камеру 1 ловушки с магнитными пробками. Навстречу электронному пучку инжектором 3 (коаксиальной пушкой) в ловушку инжектируется плазма. Одновременно с этим к внутренней электропроводящей стенке 8 прикладывается положительный потенциал от источника 10 электропитания. Из газовой камеры 9 через отверстия в электропроводяшей внутренней стенке 8 в рабочую камеру 1 вводится газ. В результате в ней зажигается разряд, горящий в скрещенных электрическам и магнитном полях, при этом вблизи электропроводящей внутренней стенки образуется прианодный слой. Ионы, инжектируемые в объем рабочей камеры 1 из прианодного слоя, имеют энергию, равную

2!3 U (где à — величина потенциала, подаваемого на электропроводящую внутреннюю стенку 8 от внешнего источника 10 электрического питания), создают приосевой слой плазмы, имеющей плотность на порядок более высокую, чем вблизи прианодного слоя

Основные части устройства выполняют следующие функции. П риа нодный слой (область сильного электрического поля) инжектирует, фокусирует и удерживает высокоэнергетичные ионы. Г!лазменный инжектор 3 служит для компенсации пространственного заряда высокоэнергетических ионов и для создания плазмы-мишени. Электронная пушка 2 инжектирует электронный пучок, который, взаимодействуя с плазмой способствует увеличению плотности потока высокоэнергетичных ионов из прианодного слоя, восстанавливает потери электронов из ловушки, способствует удержанию ионов. Газовая камера 9 служит для равномерного ввода рабочего газа непосредственно в прианодный слой.

Устройство позволяет получить и эффективно удерживать высо) отемпературную плотную плазму, при этом оно является относительно простым в осуществлении и не требует больших капиталовложений для его реализации.

Формула изобретения

l. Устройство для получения и удержания высокотемпературной плазмы, содержащее магнитную систему я виде магнитной ловушки с пробочной конфигурацией силовых линий магнитного поля, рабочую камеру с внутренней электропроводящей стенкой, размещенной в области между магнитными пробками, инжектор плазмы, расположенный соосно магнитной системе на входе в рабочую камеру, источник электропитания, отличающееся тем, что, с целью увеличения плотности высокотемпературной плазмы и эффективности ее удержания, внутренняя электропроводяшая стенка расположена и выполнена таким образом, что силовые линии магнитного поля параллельны внутренней электропроводящей стенке, подключенной к положительному полюсу источника электропитания.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено электронной пушкой, установленной на входе в рабочую камеру.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено системой для напуска газа, при этом отверстия для напуска газа в камеру распределены равномерно по электропроводяшей внутренней стенке.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электропроводящая внутренняя стенка имеет сферическую форму с центром, лежащим на оси рабочей камеры.

1633464

Н ук

0m ка

1633464

1633464

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д 4!5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор С. Патрушева

Заказ 620

Составитель Н Васильев

Техред А. Кравчук Корректор О Кравпояа

Тираж 268 I1одп исное