Многоканальная лазерная установка

 

МНОГОКАНАЛЬНАЯ ЛАЗЕРНАЯ УСТАНОВКА для термоядерного реактора, содержай1ая аксиально-симметричную структуру из катодной системы, системы фольговых окон и электродной системы, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конст-рукции и уве'личения эффективности лазерной, установки путем более полного использования разрядного объема, катодная система выполнена в виде металлического цилиндра, консольно' закрепленного на торце установки, система окон выполнена в виде фольгового замкнутого цилиндра с внутренней армировкой в виде равномерно перфорированного по азимуту и образующим цилиндра, .а электродная система выполнена в виде цилиндрической сетки, коаксиальной фольговому цилиндру, и гладкого металлического цилиндра-корпуса установки, причем фольговый цилиндр с армировкой и сетка закреплены по торцам установки с помощью цилиндрических секци-' онированных изоляторов. . 'а ^(Лсff15untHо» оiCO 00 00tofpuiiI -^ ^^1 п т Е: ••' i 5 ! as';•' •^' "i ?-?;^п?;п?^я '•• -' '• ^-^ifJij-Cr^yi

сооз совктсних социллистичксних

РеспуБлин (19) (11) А

5 (51) G 21 В 1/00 Н 01 S 3/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О б

° °

ЪФ

С5

Ю

4

Фа1 госудм ствкнный комитет ссср по дклдм изоБ чтений и открытий (21) 2352042/18-25 (22) 26.04.76 (46) 30.06.83. Бюл. 9 24 (72) В. Б. Иапиро,. В. Ф. Ианский, С. П. Дмитриев и К. И. Финкельштейн (53) 621. 039. б: 621. 375. 8 (088. 8) (56) 1. Боинер К. Лазерный синтез на пороге рещающих экспериментов.

"Атомная техника за рубежом", )) 3, с. 40, 1974.

2. Патент С11)А 9 3818375, 331/945, опублик. 1974. (54)(57) МНОГОКАНАЛЬНАЯ ЛАЗЕРНАЯ

УСТАНОВКА для термоядерного реактора, содержащая аксиально-симметричную структуру из катодной системы, системы фольговых окон и электродной системы, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения эффективности лазерчой установки путем более полного использования разрядного объема, катодная система выполнена в виде металлического цилиндра, консольно закрепленного на торце установки, система окон выполнена в виде фольго. вого замкнутого цилиндра с внутренней армировкой в виде равномерно перфорированного по азимуту и образующим цилиндра, .а электродная система выполнена в виде цилиндрической сетки, коаксиальной фольговому цилиндру, и гладкого металлического цилиндра-корпуса установки, причем фольговый цилиндр с армировкой и сетка закреплены по торцам установки с помощью цилиндрических секционированных изоляторов.

609382

Изобретение относится к области термоядерной техники, а более конкретно к реакторам, н которых горя-. чая плазма создается взаимодействием лазерного излучения с микромишенью.

Для лазерных установок управляемого термоядерного синтеза (УТС) решающими факторами для получения горячей плазмы являются энерговклад излучения в микромишень и равномер- () ность облучения микромишени. Для удовлетворения этим условиям известные лазерные установки выполняют многоканальными, при этом стараются получить предельно возможную энер- 15 .гию излучения.

Первые лазерные установки УТС выполнялись на неодинаковом стекле с энергией облучения 600 Дж за 2 нс.

Одна из последних установок в ЛосАламасе (СРЖ) имеет параметры

1400 Дж в импульсе 100 пс (Ц, Однако лазерам на неодимовом; стекле свойственная низкая эффективность (0,1Ъ), а также высокая сто" имость сооружения и эксплуатации,. поскольку стекло быстро повреждается, а срок службы импульсных ламп ограничен.

Следующие по уровню энергии установки предполагается выполнить на газовом СО -лазере с эффективностью (3-7Ъ), более низкой стоимостью в

10 раз и с максимальной энергией на апертуру 2-10 кДж. с развитием электронно-нонизацион.З5 ных лазеров появилась возможность повышения эффективности и дальнейшего повышения энергии лазерных установок УТС.

Известен многоканальный электро- 40 ионизационный лазер, в котором ряд самостоятельных модулей объединен в аксиально-симметричную систему (2), Недостатком этого устройства является его сложность, так как нали- 45 чие самостоятельных модулей влечет за собой большое колйчество конструк тивных элементов, таких как опорные проходные изоляторы, электроды, необходимость синхронйзации и т.п.

Недостатком является также довольно низкое использование объема установки.

Целью изобретения является упрощение конструкции лазерной установки и увеличение общей эффективности за счет более полного использования разрядного объема.

Цель достигается тем, что в уста новке содержащей аксиально-симметричную структуру из катодной систе- 60 мы, фольговых окон и электродной си. стемы, катодная система выполнена в виде металлического цилиндра, кон. сольно закрепленного на торце установки, система окон выполнена в ви- g5 де фольгового замкнутого цилиндра с внутренней армировкой в виде равномерно перфорированного по азимуту и образующим цилиндра, а электродная система выполнена в виде цилиндрической сетки, коаксиальной фольговому цилиндру и ..гладкого металлического цилиндра — корпуса установки, причем фольговый цилиндр с армировкой и сетка закреплены по торцам установки с помощью цилиндрических секционированных изоляторов.

На фиг. 1 схематически показана предлагаемая установка, разрез, на фиг. 2 - разрез A-A на фиг. 1.

Центральную часть установки занимает электронный источник, катодный держатель которого выполнен в виде цилиндра l, коаксиально закрепленного на торце установки с помощью дисКоВого изолятора 2. По образующим цилиндра 1 установлены ленточные автоэмиссионные катоды 3 (см.фиг.2).

Коаксиально катодному цилиндру расположен анодный цилиндр 4, выходные окна 5 которого закрыты фольгой б (см. фиг. 2), которая опирается на пространственно распределенную армировку. Фольга уплотнена по торцам дуговыми планками с уплотнительной прокладкой 7 и планками 8 в нижней части установки, где один иэ каналов отсутствует. Поверх фольги и уплотняющих деталей расположена цилиндрическая сетка 9, являющаяся одним из электродов разрядного объема 10, другим электродом 11 которого служит гладкий цилиндрический корпус установки. Анодный цилиндр с фольгой и сетка закреплены по торцам установки с помощью цилиндрических секционированных изоляторов с градиентными кольцами 12 и 13, В разрядном объеме образованном цилиндрическими электродами 9 и 11, равномерно по окружности распределены несколько каналов, заканчивающихся по торцам выходными окнами 14 и 15.

Питание основного разряда между электродами.и электронного источника осуществляется от одного импульсного источника, которым в частности может быть ГИН, через систему коаксиальиых кабелей.

Устройство работает следующим образом.

При подаче импульса напряжения положительной полярности от ГИН на анодный цилиндр. 4 происходит ускорение,электронов от системы ленточных катодов 3, госкольку катодный цилиндр эаземлен или имеет небольшое отрицательное смещение. Набрав энергию и пройдя через фольгу, электроны входят в разрядный объем, производя ионизацию лазерной активной смеси. При этом поскольку внешний ,цилиндр (1I) также заземлен, элект609382

А-А

Составитель

РедактоР. О. ЮРкова ТехРед N. Тепер

Корректор О. Билак

Заказ 6702/4 Тираж 427

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,.ул. Проектная, 4 роны тормозятся полем в разрядном объеме, отдавая при этом значитель- ,ную часть энергии на ионизацию.

В результате торможения пучка ионизирующие электроны имеют спектр энергии от максимальной до нуля, а значит и большое количество наиболее эффективных для ионизации частиц с малыми энергиями (100 эВ) участвуют в ионизации разрядного объема. Расстояние между электродами разрядной камеры выбрано таким, что разряд может развиваться только после электронного возбуждения. Элементы схемы питания выполнены так, что часть энергии источника ГИН, например около 10%, будет вложена в энергию электронного пучка, а -ocтальная будет израсходована при разряде в камере. Устройство может быть. использовано как в качестве генератора, так и в качестве каскада усиления лазерной УТС. Системы резонаторов, зеркал сведения и фокусиров". ки на мишень вынесены за пределы . устройства.

1

Для увеличения энерговклада в микромишень и наиболее полной равномерности облучения возможно применение нескольких подобных устройств, а сокращение числа отдельных конструктивных элементов. (по сравнению

15 с прототипом) приводит к существенному упрощению установки в целом и увеличению ее эффективности.