Способ получения плазмы

 

О П.И C:À Н,Й Е и зов W- я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмк

Соцналмстическнк

Республик

414951 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.04.72 (21) 1773742/26 — 25 с присоединением заявки .% (28) Приоритет— (5l)lN. Кд.

Н 05 Н 1/00

Гооудврстеенный комитет (53) УДК, 533.9. .07 (088.8) ло делам нзобретеннй н открытнй

ОпУбликовано 25.03.80. Бктллетень ¹ 11

Дата опубликования описания 25-03 80 (72) Автор изобретения

О. А. Лаврентьев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАЗМЫ!

15

Изобретение относится к физике плазмы и проблеме yIIpaaляемого термоядерного синтеза.

Известен способ получения плазмы сферической фокусировкой заряженных частиц. По этому способу с поверхности сферы внутрь по радиусам направляют потоки электронов и ионов с постоянными по времени скоростями. В результате фокусировки плотность плазмы растет к центру обратно пропорционально квадрату радиуса до некоторого малого радиуса го, определяемого точностью фокусировки.

Максимально достижимая плотность плазмы пропорциональна отношению. площадей испускающей потоки частиц поверхности и поверхности, охватывающей область фокусировки.

Она ограничена точностью фокусировки и тепловыми потерями на ускоряющих электродах.

Цель изобретения — повышение плотности плазмы в фокусе пропорционально отношению объемов испускающей частицы сферы и области фокусировки.

Предлагаемый способ отличается тем, что с поверхности сферы внутрь по радиусам направляют потоки электронов и ионов одинаковой плотности и с одинаковыми скоростями, зависящими от времени, так, что частицы, испускаемые с поверхности сферы в разные моменты времени, приходят в центр сферы одновременно.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.

С поверхности сферы внутрь по радиусам направляют потоки электронов и ионов одинаковой плотности и с одинаковыми скоростями частиц. Пусть в некоторый момент времени т=0 (точка старта) скорость частиц потоков равна /о. Эти частицы достигают центра сферы радиуса R за время

R о

Частицы, инжектированные поверхностью сферы в более поздний момент t должны

-двигаться с большей скоростью V, чтобы придти в центр сферы одновременно с ранее инжектированными частицами. MbI имеем

R R

t+ — =— чо а

414051 з ь1 4 о.g .Ч..„ (3) 5 t 1 ч™

20 з г и, = — ° — =б О

41т r ev> я

Составитель В. Ким

Редактор Г. Месропова Техред О.Легеэа Корректор Г. Назарова

Заказ 493/47 Тираж 885 Подписное

ЦНИ .СПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 откуда можно получить закон, по которому должна выбираться скорость потоков в каждый момент времени, а следовательно, ускоряющие потенциалы, прикладываемые к источникам частиц: /о

V= (1) ,1 о

Если конечная скорость потока частиц О то инжекцию надо закончить в момент

tq — —,, так как частицы инжектироR к Чь

1 ванные позднее (со скоростью Ч„), приходят в центр с опозданием.

Пусть источники электронов и ионов, расположенные на поверхности сферы работаютt с одинаковой плотностью J (А1см ) ..

Тогда количество частиц, испущенных в направлении центра сферы, равно: . н ь1- Ит.я - "a -1т- <- — — г.1 г з Чо1 .1

ej (ч„) еч о

В идеальном случае, когда частицы движутся .точно по радиусам, а скорость потока за,дается в строгом соответствии с формулой (1), все частицы достигают центра системы одновре- 25 менно, в момент т=те, и здесь начинается интенсивное взаимодействие встречных потоков.

Реально точность радиальной и временной фокусировок определяется геометрией и неполным соответствием ускоряющих потенциалов эО заданному значению. Если область фокусировки ограничена сферой радиуса го, плотность плазмы в центре равна

4 г,,в

N З " 9.1 (,1 Yo

35. о 9 о

r.е. плотность в центре растет пропорционально отношению объемов сферы, испускающей частицы, и области фокусировки.

Время существования такой плазмы в центре, очевидно, не меньше времени пролета частиц через область фокусировки, т.е. т> —,, -" . Коли2r чество выделяемых в результате термоядерных реакций нейтронов за импульс где h - — сечение ядерной реакции. ь

В качестве примера возьмем:

R =10 см

= 10" см/с

Ч = 2 10В см/с — 1 A/ñì2 го =0,1 см — 10.-1Е CCMMÇ /CC

Тогда, подставив в (2) и (3), получим: и = 17 10 смэ в >.

И, = 1,2 10" нейтрон/эа импульс

В случае только сферической фокусировки т.е. были бы почти на три порядка меньше.

Формула изобретения

Способ получения плазмы путем фокусировки электронных и ионных потоков с поверхности сферы внутрь по радиусам, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения плотности плазмы, потоки электронов и ионов направляют с одинаковыми плотностями и скоростью, зависящей от времени, так, чтобы частицы, испущенные с поверхности сферы в разные моменты времен>, приходили в центр сферы одновременно.