Инжектор таблеток Советский патент 1987 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к области ускорения макрочастиц и может быть использовано для подачи таблеток термоядерного топлива в плазму термоядерных реакторов.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг. 1 и 2 показана в двух проекциях принципиальная схема уст- ройства.

Устройство содержит корпус 1 с формирователем 2 таблеток 3. Корпус соединен трубопроводом 4 с камерой 5 с,плазмой 6 термоядерного реактора. Часть трубопровода 4 выполнена в виде ствола 7. В корпусе 1 установлен центробежный метатель таблеток, которьй состоит из ротора 8 с приводом 9. В роторе выполнен ускоряющий канал 10 с входным отверстием 11. Уплотнение 12 расположено на валу 13. Лазер 14 соединен патрубком 15 под острым углом Ц со стволом 7. Лазер снабжен блоком 16 запуска. Луч лазера сфокусирован в стволе 7 на траектории полета таблетки 3. Перед фокусом 17 лазерного луча расположен датчик 18 скорости, KOTOpi подключен к .блоку запуска лазера. Датчик 18 содержит источник 19 света.

Устройство работает следующим образом.

С помощью привода 9 ротор 8 центробежного метателя разгоняется до заданной скорости вращения. В формирователе 2 из газовой смеси топлива.при криогенных температурах формируются теблетки 3 твердого топлива диаметром порядка 2 мм. Из фор мировЙ1теля таблетки подаются во вхоное отверстие 11 ускорякщего канала 10. Подача таблеток синхронизируется с возможностью их захвата ускоряющим каналом. Под действием центробежных сил таблетка разгоняется в ускоряющем канале и выбрасывается и него на периферии ротора в трубопровод 4, В процессе движения по трубопроводу таблетка прерывает луч света от источника 19, падающего на фотодатчик. Импульс тока от датчика 1 скорости поступает на блок 16 за- пуска лазера. Пройдя часть трубопровода,ч таблетка попадает в ствол в котором она движется как поршенб в цилиндре. К моменту прохождения

0

5

0

5

0

таблетки фокуса 17 лазерного луча блок запуска включает лазер и луч от него попадает на торец таблетки. Под действием теплового потока, сконцентрированного на торце таблетки, происходит микровзрыв, сопровождающийся выбросом испаряющегося материала таблетки и образованием реактивной струи газов, которая придает таблетке дополнительный импульс скорости. Таблетка с более высокой скоростью продолжает двигаться дальше по трубопроводу и попадает в камеру 5 с плазмой. После сгорания таблетки в плазме термоядерного реактора процесс подачи таблетки повторяется .

Процесс ускорения таблетки производится в вакууме без использования газа от внешнего источника давления, что существенно упрощает и снижает нагрузку на вакуумную систему откачки. Процесс включения лазера носит импульсный характер. Длительность и энергия лазерного импульса определяются теплофизическими параметрами материала таблетки и согласовываются с величиной дополнительного импульса скорости и массой неиспарившейся части таблетки, необходимой для знергетических процессов в плазме.

Центробежный инжектор служит для получения начальной скорости таблеток. Дальнейшее повышение скорости производится импульсным воздействием лазерного излучения на торец таблетки. Такое поэтапное ускорение таблеток обеспечивает наиболее эффективное использование каяздого метода ускорения, работающего в своем диапазоне скоростей и расширяющего функциональные возможности устрой- |ства. Причем в связи с высокой начальной скоростью таблетки после центробежного метателя именно исполь- {Зование лазера, т.е. наиболее быстродействующего и бесконтактного способа транспортировки энергии, обес- ;печивает требуемое повышение скорос- 1ти таблетки. Лазер позволяет скон- центрировать необходимый импульс энергии в фокусе, соизмеримом с диаметром таблетки, что дает возможность произвести локальный нагрев и испарение таблетки, одновременно используя материал таблетки для создания реактивной струи газов.

Г6

фаг. 2