Импульсный термоядерный реактор Советский патент 1984 года по МПК G21B1/00 

1 Изобретение относится к области физики плазмы и термоядерного синте и может быть использовано в экспериментах по инт1иировани1о термоядерных микровэрьшов. Известны импульсные термоядерные реакторы с инер1щонным удержанием пла мы, в которых инициатором термоядерно го микровзрыва являются либо лазерное излучение, либо сильноточные пуч ки заряженньк частиц энергий LI. В лазерном термоядерном синтезе трансформация мощности осуществляется в три стадии, при этом плотность энергии, запасаемой во вторичных накопителях, относительно низка и со тавляет 0,1 Дж/см . Эф{1)ективность передачи энергии от электрической сети до мишени тоже низка, что и onp деляет высокую стоимость и низкую эффективность подобных устройств. Наиболее близким техническим реше нием является импульсный термоядерный реактор с инерционным удержанием плазмы, содержащий взрывную каме:ру, мишень с горючим, накопители электрической энергии, устройства транспо тировки энергии и импульсные генераторы излучения, встроенные во взрывной камере. Это устройство состоит из 48 идентичных модулей, в каждом из которых электрическая энергия сна чала запасается в генераторе импульс ных напряжений (ГИНе), собранном по схеме Аркадьева-Маркса, затем переда ется по двойной формирующей линии к диодам, где генерируются сильноточные электронные пучки, которые через систему транспортирования подводятся к термоядерной мишени( во взрывную камеру Г23. Недостатком данного устройства является его громоздкость, сложность высокая стоимость, высокая энергия электронов (2 МэВ), определяемая требованиями создания сильноточного пучка и не удобная для передачи энер гии малой те рмоядерной мишени. Низкая плотность энергии, запасаемой в двойной формирующей линии, приводит к большим размерам оконечных каскадов и затрудняет согласование источника с нагрузкой. Цель предлагаемого изобретения повыпение экономичности реактора путем уменьшения числа стадий трансформации мощности, улучшения КПД, транспортировки энергии и лучшего 802 согласования характеристик излучения с параметрами плазмы. Указанная цель достигается тем, что в импульсном термоядерном реакторе с инерционным удержанием плазмы, содержащем взрывную камеру, мишень с горючим, накопители электрической энергии, устройства транспортировки энергии и импульсные генераторы излучения, инициирующего термоядерный синтез в мишени, во взрывную камеру встроены коаксиальные системы нецилиндрических зет-пинчей, оси которых .ориентированы на мип1ень, а внешние торцы соединены с полюсами накопителей электрической энергии. На чертел е изображен импульсный термоядерный реактор. Он содержит накопители 1 электрической энергии, коаксиальные системы нецилиндрических зет-пинчей 2, внутренние торцы 3 нецилиндрических зет-пинчей, мишень 4 с термоядерным горючим, оси 5 остальных генераторов излучения, не показанных на чертеже, взрыв)1ую камеру 6. Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения от накопителей энергии на коаксиальные плазменные инжекторы на их внешних торцах происходит пробой и в межэлектродных промежутках формируются плазменные оболочки, ускоряемые электродинамическими силами к внутренним торцам инжекторов. На торцах 3 нецилиндрический зет-пинч стягивается к оси. При этом плотность запасенной в плазме магнитной энергии может превышать lO Длс/см . В результате неустойчивостей эта накопленная энергия переключается на нагрузку, в роли которой выступает плазменньй промежуток с аномально большим электрическим сопротивлением,и энергия, запасенная в магнитном поле, передается потоку быстрых частиц. КПД перехода энергии, запасенной в источнике, в пучок электронов может достигать 20%, в ИОННЬШ ПугЮК - 10%. Энергия ускоренных частиц во много раз превьпяает напряжение, приложенное к коаксиальным электродам, транспортировка квазинейтрального плазменного сгустка позволяет уменьшить трудности, связанные с дефокусировкой пучка под действием его объемного заряда.

3 1028180 4

По оценкам, модуль с запасеннойменьше, а занимаемая площадь в 10- раз энергией 3 МДж позволяет получитьменьше, чем у ярототипа. Более ннзРЭП с энергией электронов доЗООкэВ,кая энергия частиц позволяет более энергией в пуке до 600 кДж при токеэффективно использовать их для кагрепучка 15 МА и длительности 100 не.j ва мишени. Простые изменения конструкУскорительный комплекс из 8-10 такихции электродной системы позволяют модулей эквивалентен по своим пара-получать ионные пучки с энергией окометрам С23, стоимость его на 30%ло 1,5 МэВ.

ИМПУЛЬСНЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР с инерционным удержанием плазмы, содержащий взрывную камеру, мишень с горючим, накопители электрической энергии, устройства транспортировки энергии и импульсные генераторы излучения, встроенные во взрывной камере, отличающий с,я тем, что, с целью повышения экономичности путем уменьшения числа стадий трансформации мощности, улучшения КПД, транспортировки энергии и лучшего согласования характеристик излучения с параметрами плазмы, в качестве импульсных генераторов излучения во взрывную камеру встроены коаксиальные системы нецилиндрических зет-пинчей, (Л оси которых ориентированы намишени, cz а внешние торцы соединены с полюсами накопителей электрической энергии. N9 00 00