Сверхпроводящий соленоид с гофрированным магнитным полем для удержания плазмы


 

H05H1/02 - Плазменная техника (термоядерные реакторы G21B; ионно-лучевые трубки H01J 27/00; магнитогидродинамические генераторы H02K 44/08; получение рентгеновского излучения с формированием плазмы H05G 2/00); получение или ускорение электрически заряженных частиц или нейтронов (получение нейтронов от радиоактивных источников G21, например G21B,G21C, G21G); получение или ускорение пучков нейтральных молекул или атомов (атомные часы G04F 5/14; устройства со стимулированным излучением H01S; регулирование частоты путем сравнения с эталонной частотой, определяемой энергетическими уровнями молекул, атомов или субатомных частиц H03L 7/26)

Владельцы патента RU 2557090:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к физике плазмы. Технический результат состоит в повышении надежности. Сверхпроводящий соленоид с гофрированным магнитным полем позволяет получить в области пространства длиной 1,6 м и диаметром 0,16 м постоянное по времени аксиально-симметричное магнитное поле с периодом гофрировки 0,43 м с максимальным и минимальным значениями поля на оси соленоида 7,3 Тл и 4 Тл, соответственно. Изменением токов в обмотках соленоида пробочное отношение можно изменять в пределах R=1÷1,8. В его конструкции предусмотрена возможность установки последовательно нескольких идентичных соленоидов, для создания протяженного магнитного поля гофрированной конфигурации, например, три секции, установленных последовательно, создадут гофрированное магнитное поле протяженностью ~5 м. Поскольку соленоид предназначен для проведения экспериментов с высокотемпературной термоядерной плазмой, в его конструкции предусмотрена необходимая защита от теплового воздействия излучения плазмы на сверхпроводящую часть соленоида. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Физика плазмы, управляемый термоядерный синтез, удержание плазмы магнитным

полем

Уровень техники

В качестве аналога изобретения можно привести сверхпроводящий поляризующий магнит для подвижной поляризованной мишени, изготовленный в Дубне [1]. Основной частью данной установки является горизонтальный сверхпроводящий соленоид. Его обмотки выполнены из NbTi провода, пропитаны эпоксидным компаундом и помещены в горизонтальный криостат, что полностью соответствует предлагаемой компоновке изобретения. Внутренний диаметр кожуха соленоида используется как стенка вакуумной камеры, в которой проводится эксперимент, что также соответствует нашей задачи.

Однако, в отличие от предлагаемой нами конструкции, данный соленоид создает однородное магнитное поле посредством основной катушки с компенсацией кривизны линий магнитного поля на краях при помощи независимых вспомогательных секций. Такая конструкция не может быть использована для создания гофрированного магнитного поля. Второй важный аспект - это отсутствие в данной конструкции силовых элементов, обеспечивающих удержание соленоида в продольном направлении при возникновении больших усилий вдоль оси магнитного поля. Такие нагрузки будут возникать при последовательной установки соленоидов, один за другим, вследствие взаимного притяжения/отталкивания соседних соленоидов.

Внутренняя стенка кожуха соленоида, она же стенка вакуумной камеры для проведения эксперимента, не оснащена никаким механизмом теплосъема, что может привести к недопустимому нагреву соленоида и выходу его из режима сверхпроводимости, в результате прогрева стенки излучением от плазмы.

Другим аналогом может служить сверхпроводящая магнитная система для источника ионов DECRIS-SC [2]. Особенностями данной системы являются наличие криокулера для криостатирования магнита и возможность создания специальной (неоднородной) конфигурации магнитного поля. Данная система наиболее приближена к предложенной нами схеме соленоида, т.к. имеет возможность создавать гофрированную конфигурацию магнитного поля и позволяет варьировать пробочное отношение при помощи изменения величины токов в независимых обмотках. В дополнение к этому в данной схеме используется криокулер для криостатирования объема соленоида, что совпадает с нашей схемой соленоида.

Однако в данной схеме существует ряд недостатков, не позволяющих их использовать для создания продолжительной ловушки плазмы, т.е. системы, в которой данные соленоиды будут установлены последовательно друг за другом. Во-первых, эта система на содержит силовых элементов, препятствующих нагрузкам вдоль оси соленоида, возникающих вследствие взаимного притяжения/отталкивания соседних соленоидов. Во-вторых, при таком соединении данных соленоидов на стыке соленоидов будут возникать провалы магнитного поля недопустимой величины. В-третьих, нет возможности пересмотреть конструкцию для увеличения числа катушек в соленоиде для увеличения числа пробок на протяжении его длины.

Литература:

1. Н.Г. Анищенко и др. Сверхпроводящий магнит с высокой однородностью магнитного поля для подвижной поляризованной мишени // Краткие сообщения ОИЯИ №6[92]-98, стр.49-54.

2. Н.Г. Анищенко и др. Сверхпроводящая магнитная система с криокулером для источника ионов DECRIS-SC // Письма в ЭЧАЯ. 2006. Т.3, №1(130). С.45-62.

Раскрытие изобретения

1.1 Сверхпроводящий соленоид с гофрированным магнитным полем позволяет получить в области пространства длиной 1,6 м и диаметром 0,16 м постоянное по времени аксиально-симметричное магнитное поле с периодом гофрировки 0,43 м с максимальным и минимальным значениями поля на оси соленоида 7,3 Тл и 4 Тл, соответственно. Изменением токов в обмотках соленоида пробочное отношение можно изменять в пределах R=1÷1,8.

1.2 Данный соленоид предназначен для удержания высокотемпературной плазмы в термоядерной установке ГДМЛ (газодинамическая многопробочная ловушка). Сверхпроводящие обмотки соленоида позволяют создавать гофрированное магнитное поле большой величины (7,3 Тл) и поддерживать его в течение длительного времени от 1 час до нескольких месяцев. Данные параметры принципиальны и крайне важны для удержания термоядерной плазмы. Большое магнитное поле ловушки, направленное вдоль границы плазмы, должно существенно подавить потери плазмы поперек магнитного поля. Наличие гофрировки и большое пробочное отношение позволят уменьшить потери вдоль магнитного поля и существенно увеличить время жизни плазмы. Возможность создания постоянного, а не импульсного поля, открывает перспективу проведения экспериментов в режиме с длительным удержанием термоядерной плазмы, в котором подпитка плазмы для компенсации ее потерь возможна с помощью расположенного на торце плазменного источника. Кроме того, конструкция данного соленоида допускает возможность плавного изменения степени гофрировки магнитного поля путем изменения соотношения токов в двух независимых обмотках магнитных катушек, из которых состоит соленоид.

2. Признаки, используемые для характеристики устройства

Целиком устройство имеет цилиндрическую форму и состоит из (см. приложение): 1. Катушка магнитного поля. Семь таких катушек, образующих секцию соленоида, расположены соосно одна за другой внутри заливной гелиевой камеры. Каждая магнитная катушка состоит из двух отдельных обмоток, намотанных одна поверх другой и закрепленных бандажом из нержавеющей проволоки. Обмотки одного типа соединены последовательно внутри секции соленоида и могут запитываться независимо от различных источников питания. Внутренняя обмотка имеет 34 слоя по 209 витков, а наружная -12 слоев с таким же количеством витков. Обмотка выполнена сверхпроводящим кабелем диаметром 0,91 мм на основе NbTi сплава с отношением NbTi/Cu - 1/1,42. Сверхпроводящий кабель намотан на изолированную стеклолентой толстостенную медную обечайку и пропитан под давлением эпоксидной смолой с наполнителем для выравнивания КТР. Две цепи последовательно соединенных наружных и внутренних обмоток магнитных катушек имеют отдельные токовводы, что позволяет варьировать соотношение токов в них, тем самым плавно перестраивая конфигурацию магнитного поля соленоида от квазиоднородной с R≅l до гофрированной с R≅l,8. Данная опция существенно увеличивает гибкость соленоида в подборе необходимой конфигурации магнитного поля, обеспечивающей эффективное удержание плазмы.

2. Гелиевая камера. Она представляет собой сваренный из листовой нержавеющей стали цилиндрический вакуумный объем диаметром 0,6 м и длиной 1,5 м с толщиной стенок 12 мм, оканчивающийся прочными торцевыми фланцами толщиной 15 мм. Кроме того прочность камеры усиливают ребра жесткости, расположенные в местах стыка цилиндрической поверхности с фланцами. Высокие требования к прочности конструкции гелиевой камеры обусловлены тем, что она, во-первых, воспринимает нагрузку величиной около 25 тонн со стороны магнитных катушек при взаимодействии двух соседних секций соленоида, а, во-вторых, она должна удерживать давление испаренного жидкого гелия, возникающее при выделении части магнитной энергии внутри гелиевой камеры при срыве сверхпроводимости соленоида. В гелиевой камере предусмотрена специальная горловина для заливки жидкого гелия, предназначенного для охлаждения катушек магнитного поля и перевода их в сверхпроводящее состояние. Гелиевая камера подвешена на растяжках из прочных кевларовых тросов, которые удерживают ее в центральном положении относительно внешнего кожуха и не дают смещаться больше чем на 1 -2 мм при воздействии магнитным полем соседней секции соленоида. Каждая растяжка имеет регулировку натяжения с переходом из атмосферы в вакуум, которая необходима для центровки гелиевой камеры и выборки слабины троса. Крепление растяжек на камере осуществлено таким образом, чтобы изменение линейных размеров гелиевой камеры при захолаживании до 4К и нагреве до комнатной температуры не меняло натяжение растяжек.

Вторая функция данных растяжек - обеспечение компенсации сил, направленных вдоль оси соленоида, при установке нескольких соленоидов последовательно друг за другом.

3. Тепловые экраны. Поскольку внешний кожух находится при комнатной температуре, а гелиевая камера - при температуре жидкого гелия, то необходимо подавить потоки тепла за счет инфракрасного излучения стенок кожуха, а также теплопроводности по растяжкам с внешнего кожуха на гелиевую камеру. Для этой цели в конструкции предусмотрены два вложенных друг в друга тепловых экрана, которые поддерживаются криокулерами при температурах 20°К и 60°К. Каждый из экранов представляет собой тонкостенную (3 мм) замкнутую оболочку, образованную внешним и внутренним цилиндрами, соединенными торцевыми фланцами. Оболочки экранов изготовлены из медных листов и имеют разрез вдоль оси цилиндра по всей образующей для предотвращения появления азимутальных токов Фуко во время подъема и снижения магнитного поля в соленоиде. Для придания механической прочности края разреза скрепляются с помощью диэлектрической вставки, которая крепится к краям экрана посредством заклепок. Экраны монтируются на гелиевой камере с помощью диэлектрических шпеньков, задающих величину зазоров между экранами и камерой. Растяжки из кевлара проходят сквозь экраны в специальных отверстиях, а теплоприток по ним за счет теплопроводности с наружного кожуха снимается на экраны с помощью медных канатиков.

4. Внешний кожух. Этот кожух представляет собой тороид прямоугольного сечения, состоящий из наружной и внутренней цилиндрических поверхностей и замыкающих их торцевых фланцев. Наружная цилиндрическая оболочка кожуха изготовлена из листовой нержавеющей стали и имеет толщину 8 мм. По краям к ней приварены утолщения для монтажа съемных торцевых фланцев. Один из фланцев сварен с внутренней цилиндрической оболочкой, имеющей диаметр 0,16 м, которая соединяется с противоположным фланцем посредством вакуумного уплотнения. Внешний кожух в процессе эксплуатации выполняет три функции. Во-первых, он является основой всей конструкции сверхпроводящего соленоида: на нем установлены системы подвески и натяжения растяжек, прочно удерживающих внутренние тепловые экраны и гелиевую камеру по центру системы. Помимо этого он соединяется с соседними секциями соленоида через торцевые фланцы, и, наконец, он своим весом опирается на передвижную опорную тележку, катающуюся по двум рельсам. Вторая функция кожуха - обеспечить вакуумные условия внутри своего объема для уменьшения теплопритока к экранам и гелиевой камере. В-третьих, внутренний цилиндр кожуха сам является вакуумной камерой, внутри которой планируется создавать и удерживать термоядерную плазму. Так как в процессе эксплуатации внутренний цилиндр будет подвержен большим тепловым нагрузкам под воздействием потоков частиц и излучения из нагретой плазмы, для его охлаждения предусмотрена прокачка охлаждающей жидкости во внутренних полостях, устроенных в стенках этого цилиндра. Жидкость будет подводиться к внутреннему цилиндру через каналы в торцевом фланце, к которому приварен этот цилиндр.

5. Тепловая изоляция. Для существенного подавления теплопритока к гелиевой камере за счет инфракрасного излучения стенок внешнего кожуха вся поверхность кожуха изнутри выстлана суперизоляцией, представляющей собой многослойное пленочное покрытие с напылением. Все отверстия в суперизоляции сделаны в виде разрезов, через которые пропускаются элементы креплений, растяжки и т.д.

6. Криокулер. На внешнем кожухе закреплены три криокулера, обеспечивающих криостатирование сверхпроводящей обмотки. Криокулеры соединены непосредственно с гелиевым объемом и тепловыми экранами медными шинами, обеспечивающими теплосъем.

Краткое описание модели.

Сверхпроводящий соленоид.

1. Катушка магнитного поля.

1а. Внутренняя обмотка.

1б. Внешняя обмотка.

2. Гелиевая камера.

3. Горловина для заливки гелия.

4. Кевларовая растяжка.

5. Тепловой экран №1.

6. Тепловой экран №2.

7. Внешний кожух.

8. Криокулер.

9. Токовводы.

10. Порт откачки.

11. Подвод воды для охлаждения внутренней стенки.

12. Суперизоляция.

Таким образом устройство отличается от аналога тем, что имеет возможность создания гофрированной конфигурации магнитного поля, состоящей из трех пробкотронов, имеет возможность плавного изменения величины пробочного отношения (гофрировки) магнитного поля за счет управления токами и двойных независимых обмоток соленоида. В конструкции предусмотрена возможность установки последовательно нескольких идентичных соленоидов, для создания протяженного магнитного поля гофрированной конфигурации. В конструкции предусмотрены силовые элементы, обеспечивающие удержание соленоида в продольном направлении при больших усилиях (до 15 тонн) вдоль оси магнитного поля. В конструкции внутренняя стенка кожуха соленоида (станка вакуумной камеры для проведения эксперимента) оснащена водяным охлаждением.

1. Сверхпроводящий соленоид с гофрированным магнитным полем для удержания плазмы, выполненный из NbTi провода, пропитанного эпоксидным компаундом, и помещенный в горизонтальный криостат, причем внутренний диаметр кожуха соленоида используется как стенка вакуумной камеры, отличающийся тем, что он состоит из двух независимых и имеющих раздельные токовводы магнитных обмоток, причем внешняя обмотка намотана последовательно.

2. Сверхпроводящий соленоид по п. 1, отличающийся тем, что в конструкции наружной цилиндрической оболочки сделаны крепления для монтажа съемных торцевых фланцев для установки последовательно нескольких идентичных соленоидов.

3. Сверхпроводящий соленоид по п. 1, отличающийся тем, что в его конструкции предусмотрены силовые элементы, обеспечивающие удержание соленоида в продольном направлении при возникновении больших усилий, например, до 15 тонн, вдоль оси магнитного поля возникающих вследствие взаимного притяжения/отталкивания соседних соленоидов.

4. Сверхпроводящий соленоид по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя стенка кожуха соленоида, она же стенка вакуумной камеры для проведения эксперимента, оснащена водяным охлаждением.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области плазменной техники. Электрод для дуговой плазменной горелки содержит наружную стенку в целом цилиндрической формы, торцевую стенку и выступ.

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности к исследованию процессов в газоразрядных приборах и плазме. Технический результат - возможность зажигания самостоятельного дугового разряда в открытом свободном пространстве.

Изобретение относится к источникам нейтронного излучения и предназначено для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов. Заявленный импульсный нейтронный генератор содержит размещенные коаксиально в герметичном корпусе (1), залитом жидким диэлектриком, нейтронную трубку (2), накопительный конденсатор (9) и высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой (5) и межрядной изоляцией, выступающей за пределы рядов, выполненной на каркасе в виде полого цилиндра из феррита с металлическим дном (4).

Изобретение относится к многофорсуночной трубообразной плазменной горелке-осадителю для производства заготовок для изготовления оптических волокон. К горелке подводится поток среды, содержащий стеклянный исходный материал и газ-носитель, и создается перпендикулярная ориентация продольной оси горелки относительно центральной оси подложки.

Изобретение относится к области плазменной техники и может быть использовано в полупроводниковой и других отраслях промышленности, где необходима модификация поверхностей материалов.

Изобретение относится к области электроракетных двигателей, а именно, к широкому классу плазменных ускорителей (холловских, ионных, магнитоплазмодинамических и др.), составной частью которых является катод как генератор плазмы.

Изобретение относится к области лазерных технологий. Способ получения оптического разряда в газе состоит в оптическом пробое газа с образованием поглощающей плазменной области и ее поддержании в луче лазера в течение длительности его воздействия.

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к электроразрядным устройствам типа “плазменный фокус”, и может быть использовано в качестве генератора разовых импульсов рентгеновского и нейтронного излучений для исследовательских и прикладных задач.

Изобретение относится к области плазменной обработки материалов, в частности для нанесения покрытий, и может найти применение в плазмометаллургии, плазмохимии и машиностроительной промышленности.

Изобретение относится к плазменному устройству для химического осаждения покрытия из паровой фазы (CVD) на подложку в виде пленки или листа. Устройство включает вакуумную камеру, пару роликов для напыления, расположенных в вакуумной камере, вокруг которых намотана подложка, которая является мишенью для осаждения, и генерирующую магнитное поле секцию, которая генерирует генерирующее плазму магнитное поле на поверхности роликов для напыления, формируя участок для осаждения, на котором напыляют покрытие на упомянутую подложку.

Изобретение относится к устройствам для получения импульсной низкотемпературной плазмы и может быть использовано в плазмохимии, машиностроении и для экспериментальных исследований. Технический результат - повышение производительности производства и снижение себестоимости обработки в технологических процессах для поверхностного нанесения различных металлов плазменной струей в импульсном режиме без объемного нагрева и деформации, а также для плазменной очистки обрабатываемых поверхностей, позволяющей удалять коррозионный слой. Устройство содержит блок-камеру предварительной подготовки плазмообразующего газа с распределением потока на вход сужающего сопла, для создания ламинарного потока плазмообразующего газа. Сопло выполнено перфорированным, образующим внутренний канал с переменным сечением, направляющим поток непосредственно к поверхности электродов. Дополнительно введены четыре тангенциальных выхода, создающие в комплексе ламинарный поток газа непосредственно на поверхности электродов, вспомогательный импульсный источник старта дуги; электроды из металлических водоохлаждаемых трубок с токоподводом на изоляторах, расходящихся под углом 2°, с закругленными торцевыми поверхностями в сторону выхода плазменного потока. Внутренний канал данного устройства заканчивается водоохлаждаемым соплом, обжимающим поток плазмы, направленной на обрабатываемое изделие. 2 ил.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к плазмотронам, использующимся в плазмохимии и металлургии для проведения различных плазмохимических процессов. Комбинированный индукционно-дуговой плазмотрон дополнительно снабжен четырьмя подвижными электродами, попарно установленными в противоположно расположенных секциях газоразрядной камеры. Поджиг индукционного разряда осуществляют при атмосферном давлении путем одновременной подачи плазмообразующего газа и напряжения на первичную обмотку и электроды. После поджига индукционного разряда один из дуговых разрядов отключают, а второй используют для проведения плазмохимических реакций. Дополнительный дуговой разряд позволяет поднять локально напряженность электрического поля и энерговклад до нужного уровня, обеспечивая возможность проведения широкого спектра плазмохимических процессов, требующих повышенной мощности и повышенного значения напряженности электрического поля в зоне проведения плазмохимических реакций. Технический результат - повышение энергоэффективности. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средству для высокочастотной хирургии/терапии. Многофункциональный элемент для осуществления хирургических/терапевтических вмешательств включает устройство подачи окислительного средства, устройство подачи газа и электрод для получения плазмы. Причем устройство подачи окислительного средства содержит трубку, снабженную каналом подачи окислительного средства и по меньшей мере одним отверстием, сообщающимся с каналом подачи газа в устройстве подачи газа. Электрод содержит отверстие для выпуска только окислительного средства, проходящего через канал подачи окислительного средства, или только газа, проходящего через канал подачи газа и по меньшей мере одно отверстие, или смеси окислительного средства и газа, созданной в канале подачи окислительного средства. Использование изобретения позволяет повысить удобство обращения и оптимальность лечения пациента. 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к источникам электрической энергии переменного и постоянного тока. Источник содержит электроразрядную камеру 1 активации рабочего вещества и устройство активации рабочего вещества, включающее высоковольтный накопитель 2 электрической энергии и стабилизатор 3 плазмы в рабочей камере 1. Камера 1 снабжена термостойкой диэлектрической втулкой 4, доходящей до центральной части камеры 1. В диэлектрической втулке 4 подвижно установлен электроразрядный электрод 5. Электрод 5 кинематически соединен с реверсивным механизмом 6 и электрически - с токосъемным положительным электродом (выходной шиной) 7 непосредственно и через электронный коммутатор 8 - с положительным полюсом накопителя 2. Отрицательный полюс накопителя 2 выполнен заземленным и электрически соединен с металлическим корпусом 9 рабочей камеры 1 и с токосъемным электродом (отрицательной выходной шиной) 10. Электрические шины 7 и 10 нагружены на потребителя электрической энергии постоянного напряжения и через преобразователь 23 постоянного напряжения в переменное трехфазное напряжение с потребителями переменного напряжения. Технический результат - повышение надежности работы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области плазменной техники. Плазменная горелка содержит каскад между катодом и анодом. Каскад является межэлектродной вставкой. Внутренняя область каскада имеет такую форму, что диаметр внутренней области последовательно увеличивается на множестве ступеней со стороны катода в сторону анода. Выходная мощность плазменной горелки обеспечивается не за счет увеличения электрического тока, а за счет увеличения электрического напряжения дуги. Таким образом, срок службы каждого из электродов, т.е. катода и анода, заметно увеличивается. Кроме того, поскольку во внутренней области каскада генерируется квазиламинарный поток плазмы, флуктуация выходной мощности плазменной струи снижается. На выходной стороне анода формирующего сопла предусмотрен модуль боковой защиты, генерирующий защитную газовую струю, которая является коаксиальной, кольцевой и низкоскоростной. Это позволяет генерировать плазменную струю, имеющую низкое число Рейнольдса плазмообразующего газа, с квазиламинарным потоком, издающую низкий шум, диаметр поперечного сечения которой увеличивается стабильным образом, имеющую большую длину плазмы и содержащую аргон, азот и водород. Технический результат - повышение эффективности плазменной обработки. 17 з.п. ф-лы, 11 ил., 2 табл.

Изобретение относится к двигательным установкам (ДУ) малой тяги для коррекции орбит космических аппаратов (КА). ДУ содержит размещенные друг над другом ускорители плазмы (УП) с ускоряющими электродами: катодом (3) и анодом (4), а также узлами подачи рабочего тела: шашек (7), снабженных пружинными толкателями (8). Для инициирования плазмообразующего разряда служат электроды (9) в отверстии катода (3). Между электродами (3, 4) выполнен торцевой керамический изолятор (ТКИ). С электродами связан через анодную и катодную шины (на панели (15)) блок (13) накопительных конденсаторов (14). Отвод тепла от УП осуществляется тепловыми трубами (ТТ). Испарительная часть (22) ТТ примыкает к электродам (3, 4) и ТКИ, а конденсационная часть (23) ТТ закреплена на раме крепления ДУ к корпусу КА. В окне этой рамы размещена теплонапряженная плоская стенка блока питания и управления. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и тяговой эффективности ДУ за счет улучшенной системы теплоотвода. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройству для плазменной обработки газообразной среды. Устройство содержит генерирующее плазму устройство для создания в газообразной среде плазмы, диэлектрическую структуру, сформированную в виде трубки из плавленого кварца, причем плазма способна переноситься в диэлектрическую структуру, и камеру взаимодействия, включающую внутреннее пространство и стенку. Изобретение обеспечивает эффективную обработку газообразной среды и снижение потребления энергии. 7 н. и 20 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к плазменным источникам электрической энергии, использующим воду и/или дымовые (СО2 - 80%) газы в качестве рабочего вещества. Устройство для генерации шаровой молнии содержит электроразрядную камеру и устройство активации рабочего вещества, включающее высоковольтный накопитель электрической энергии с электродами для электродугового пробоя рабочего вещества, стабилизатор плазмы в рабочей камере, стабилизатор плазмы выполненный в виде генератора электромагнитных волн (ЭМВ), соединенного с рабочей камерой через соответствующий волновод, токосъемные электроды, при этом корпус электроразрядной камеры выполнен металлическим, положительный электрод высоковольтного накопителя электрической энергии выполнен тугоплавким, установлен в термостойкой диэлектрической втулке, закрепленной в металлическом корпусе рабочей камеры и электрически соединен с одним из токосъемных электродов, другой из которых соединен с металлическим корпусом рабочей камеры, электрически соединенной с отрицательным электродом накопителя электрической энергии. Положительный электрод высоковольтного накопителя закреплен неподвижно в термостойкой диэлектрической втулке и выполнен в виде трубы, один конец которой заглушен тугоплавкой насадкой, а другой - жестко закреплен в металлической насадке, при этом полость трубы разделена на две половинки металлической перегородкой, один конец которой закреплен в металлической насадке, а между вторым концом металлической перегородки и тугоплавкой насадкой имеется зазор с возможностью перетекания жидкости из одной половинки полости трубы во вторую ее полость, в металлической насадке имеется два проникающих в полости трубы отверстия, первое из которых выполнено с возможностью протока жидкости в первую половинку полости трубы, а второе - с возможностью стока жидкости из второй половинки полости трубы. Технический результат - увеличение ресурса непрерывной работы устройства, надежности и эффективности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики неоднородного слоя плазмы, контроля параметров плазмы в технологических установках, в исследованиях по моделированию плазмы ионосферы. Способ включает следующие операции: устанавливают в плазму по крайней мере два идентичных зонда, при этом расстояние между зондами выбирают из условия отсутствия влияния друг на друга областей возмущения от установки зондов; осуществляют зондирование плазмы путем одновременного приложения одинакового импульса напряжения ко всем зондам; с помощью устройств регистрации, к которым подключают соответствующие зонды независимо друг от друга и которые работают от автономных источников питания и снабжены средствами изоляции от сети переменного напряжения, регистрируют ток; зарегистрированные сигналы передают на персональный компьютер для обработки и построения вольт-амперных характеристик с определением концентрации электронов в областях установки зондов; по полученным результатам определяют пространственно-временное распределение параметров плазмы и динамизм ее состояния. Технический результат - повышение точности определения состояния плазмы путем определения пространственно-временного распределения ее параметров в одном импульсе плазмы. 5 ил.

Изобретение относится к области переработки твердых отходов и может быть использовано на промышленных предприятиях, а также в коммунальном хозяйстве. Электродуговой плазмотрон постоянного тока для установок плазменной переработки отходов включает соосные полые цилиндрические водоохлаждаемые электроды (анод и катод), выполненные с возможностью вихревой подачи плазмообразующего газа в зазор между анодом и катодом через форсунку, выполненную из изолирующего термостойкого материала, соосной с анодом и катодом с отверстиями для подачи газа, при этом отверстия выполнены в плоскости, перпендикулярной оси электродов по касательной к внутренней поверхности форсунки. Анод имеет внутренний диаметр канала da, длину канала lа от 4·da до 12·da. Катод выполнен в виде стакана с внутренним диаметром dc от da до 2·da и глубиной lc от dc до 3·dc. Внутренний диаметр форсунки di составляет от 2·dc до 2,5·dc, толщина стенки hw форсунки, в которой выполнены отверстия в количестве от 4 до 12 для подачи газа, составляет от 0,2·dc до 0,4·dc, отверстия в форсунке выполнены с диаметром dh от 0,08·dа до 0,12·da и выполнены равномерно расположенными по окружности форсунки. Анод плазмотрона включает соосный постоянный кольцевой магнит с индукцией магнитного поля на торцевой поверхности анода от 0,1 до 0,4 Тл. Технический результат - увеличение срока службы плазмотрона и расширение диапазона его рабочих характеристик. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх