Электромагнитная ловушка Советский патент 1988 года по МПК G21B1/00 

VVV

(Л

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЛОВУШКА, содержащая вакуумную камеру, в кото-, рой размещены соосные соленоиды с помещенными в их отверстия соосно им .кольцевыми диафрагмами, и запиращие осевые и щелевые электроды, о тличающаяся тем, что, с целью улучшения качества регулирования эффективного диаметра плазменного образования, между диафрагмами и запирающими осевыми электродами установлены кольцевые электроды, расположенные соосно с соленоидами.

/ 7Yy

X2Z//.

а 11 Изобретение относится к физике плазмы и проблеме управляемого термо ядерного синтеза и может быть исполь зовано в устройствах для удержания плазмы. Известна электромагнитная ловушка содержащая размещенные в камере соосные соленоиды, запирающие осевые и щелевые электроды и диафрагму, расположенную за пределами каждого соленоида и жестко связаннзпо с одним из осевых запирагацих электродов . Недостатком известной электромагнитной ловушки является, то, что диафрагма недостаточно предохраняет края соосных соленоидов от перегрева и не обеспечивает получение плазмы в электромагнитной ловушке с оптимал ными значениями при разных реяшмах,, Наиболее близкой к предлагаемой является электромагнитная ловлппка, содержащая вакуумщто камеру, в которой размещены соосные соленоиды с помещенными в их отверстия соосно им кольцевыми диафрагмами и -запирающие осевые и щелевые электроды. Кольцевы диафрагмы представляют собой металлические вставки-трубки, изолированные от корпуса электромагнитной ловушки Кольцевые диафрагмы ограничивают магнитный поток, вдоль которого электроны выходят из ловушки. Запира щие осевые и щелевые электроды разме щены вне объема удержания. Один из осевых запирающих электродов одновре менно является .эмиттером электронов Накопление плазмы в электромагнитной ловушке осуществляется путем ионизации рабочего газа инжектированными электронами. При определенном размере кольце.вых диафрагм и конкретных значениях напряженности магнитного поля и тока инжекции в электромагнитной ловушке может быть получена плазма с максимальным значением плотности и темпер туры. Для получения плазмы с максимально достижимыми значениями плотности и температуры при другюс параметрах магнитного поля, тока инжекции и плотности рабочего газа необходимо изменить размер кольцеззых диафрагм и следовательно эффективный диаметр потока заряженных частиц в осевое отверстие. Недостатком данного устройства является то, что для замены одной 2 кЬльцевой диафрагмы другой, необходимо разбирать высоковакуумную электромагнитную ловушку, что приводит к простою электромагнитной ловушки, потере времени на ее разборку и последующую сборку, потере времени на дегазацию внутренних поверхностей после сборки электромагнитной ловушки. Цель изобретения - улучшение качества регулирования,-эффективного диаметра плазменного образования. Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитной ловушке, содержащей вакуумную камеру, в которой размещены соосные соленоиды с помещенными в их отверстия соосно им кольцевыми диафрагмами, и запираюшие осевые и щелевые Электроды, между диафрагмами и запирающими осевыми электродами установлены кольцевые электроды, расположенные соосно с соленоидами. Введение в электромагнитную ловушку кольцевых электродов, расположенных между диафрагмами и запирающими осевыми электродами соосно с соленоидами и размещенных в области расходящегося магнитного поля, перекрывая магнитный поток, позволяет в процессе работы варьировать электростатические потенциалы, подаваемые на кольцевые электроды, что обеспечивает изменение эффективного диаметра плазменного образования в осевом отверстии, определяющего объем удерживаемой в ловушке плазмы. Это изменяет диффузию электронов в направлении поперечном относительно магнитного поля и тем самым дает возможность получать плазму с оптимальными параметрами. На чертеже изображена предлагаемая электромагнитная ловушка, общий вид, , Устройство содержит соосные соленоиды 1, кольцевые диафрагмы 2, запирающие осевые электроды 3 и 4„ запирающие щелевые электроды 6. Соленоиды 1 размещены в вакуумной камере 7. Кольцевые диафрагмы 2 помещены в отверстия соленоидов 1 соосно им. Соленоиды 1 включены навстречу друг другу. Кольцевые электроды 6 размещены диафрагмами 2 и запирающими осевыми электродами 3 и 4 соосно соленоидам 1 и на разном расстоянии от них. Запирающий осевой электрод 3 одновременно служит эмиттером электронов, В качестве примера на чертеже изо ражена электромагнитная ловушка с кольцевыми электродами 6, каждый из которых содержит по три кольца. Устройство работает следующим образом. После достижения необходимого вакуума в вакуумной камере 7 по соос ным соленоидам 1 пропускают ток для создания удерживающего магнитного поля. Поток электронов от запирающего осевого электрода 3 в течение определенного импульса направляют вдоль оси внутрь электромагнитной ло вушки. При этом на запирающие осевые электроды 3 и 4 и запирающие щелевые электроды 5 подают отрицательньй потенциал, который препятствует вькоду электронов из электромагнитной ловушки, Накопление плазмы в электромагнитной ловушке осуществляется путем ионизации рабочего газа инжект рованными электронами..На кольцевые электроды 6 при необходимости могут быть поданы различные потенциалы по отношению к потенциалу на диафрагме 2, что приводит либо к отражению электронов в ловушку, либо к их поглощению на кольцевых электродах 6. При подаче на кольцевые электроды 6 отрицательного потенциала, равного потенциалу запирающих осевых электро дов 3 и 4 в вакуумную ловушку возвращаются все электроды, вьппедиие из нее через диафрагму 2, При подаче на кольцевые электроды 6 положительного потенциала, равного потенциалу на кольцевой диафрагме 2, часть электронов , вьщ1едптх из электромагнитной ловушки, будет поглощена кольцевыми электродами 6 и только часть отразится от осевых запирающих электродов 3 и 4 и вернется в электромагнитную ловушку. Подавая разные потенциалы на кольцевые электроды 6 можно регулировать эффективный диаметр осевого сечения, через которое осуществляет- ся отражение электронов в электромагнитную ловушку. Таким образом, при необходимости, можно для разных режимов работы электромагнитной ловушки подобрать такой эффективный диаметр осевого сечения с помощью потенциала на кольцевых электродах 6, что в электромагнитной ловушке будет плазма с оптимальными значеполученаниями плотности и температуры при любых значениях напряженности магнит-ного поля, тока инжекции и плотности рабочего газа. При этом наблюдается улучшение условий эксплуатации электромагнитной ловушки, так как отсутствует необходимость в разборке электромагнитной ловушки.