Способ создания плазмы в электромагнитной ловушке Советский патент 1988 года по МПК H05H1/00 

00 Од СП Од si

q

Изобретение относится к физике плазмы и проблеме управляемого термоядерного синтеза и может быть использовано для получения высокотемпературной плазмы.

Цель изобретения - увеличение потока электронов в ловушку.

Увеличение эффективного диаметра

действия на инжектируемые электроны создается непосредственно в области расположения эмиттера электронов.

На чертеже схематически изображены электромагнитная ловушка и источник электронов.

В вакуумную камеру 1 из баллона 2 напускают рабочий газ. Пропускают

Изобретение относится к физике плазмы. Целью изобретения является увеличение эффективности инжекцииi Способ заключается в напуске рабочего газа в ловушку и фокусировке электрическим полем ускоренного, пучка электронов с последующей инжекцией его через осевое отверстие ловушки в область удержания плазмы. При этом на инжектируемый в ловушку пучок предварительно воздейстуют продольным : магнитным полем. Направление продольного магнитного поля противоположно направлению магнитного поля Н в осевом отверстии, через которое прог-, изводится инжекция( Величина продольного магнитного поля доллсна быть меньше, чем 1/2 HO. При этом увеличивается -эффективный радиус инжекции, а следовательно, и поток электронов в ловушку. 1 ил. S (/)

пучка инжектируемых электронов дости- 10 встречно направленные токи по соле- гается предварительным воздействием ноидам 3 и 4, создающим ограничиваю- на инжектируемые электроны продольным магнитным полем Нд , направление которого противоположно направлению

щее объем удержания плазмы магнитное поле, а также по соосному им соленоиду 5, создающему в области расположения эмиттера 6 электронов магнитное поле Н дод , противоположное по направлению и меньшее чем 1/2 величины поля соленоида, 4. Вместо соленоида 5 может быть использован и постоянный магнит с такими же параметрами.

магнитного поля Н в очевом отверстии ловушки, через которое производится : инжекция, причем величина поля Нд должна быть меньше, чем 1/2 Н.

Предварительное воздействие дро- дольного магнитного поля приводит к тому, что электроны пзгчка приобретаю угловую скорость

q)

е Ндоп m с

где

е и m - заряд и масса электрона;

с - скорость света. Наличие у частиц ( изменяет условия попадания ее в неадибатическую зону ловушки, и радиальные размеры г захватываемого в рабочей зоне ловуйки пучка электронов определяются следующим соотношением:

.2Jk.R

1 2тс - еНо-

где

Р

- ларморовский радиус электронов;R - радиус ловушки. Знак - в (1) соответствует противоположным направлениям Н, Для этого случая

о и

2peR

0

2 Hipn Но

Из . формулы (2) следует, что создание в области источника электронов продольного магнитного поля, -в 4 раза меньшего поля в осевом отверстии ловушки и противоположно гр пос-

Уравнение (2( имеет решение лишь при Нд(,„ 1/2 HO (в противоположном случае подкоренное выражение меньше 0), что накладывает сверху ограни- gg леднему по направлению, в 4Т раза ченис на Ндоп . (Реально при ь увеличивает эффективный радиус инжек- 1/2 HO электрон отражается магнит- ции и, следовательно, позволяет вдвое ным полем Н). Продольное магнитное увеличить по сравнению с известным поле Ндо„ для предварительного воз- способом поток электронов, инжекти10 встречно направленные токи по соле- ноидам 3 и 4, создающим ограничиваю-

If

20

щее объем удержания плазмы магнитное поле, а также по соосному им соленоиду 5, создающему в области расположения эмиттера 6 электронов магнитное поле Н дод , противоположное по направлению и меньшее чем 1/2 величины поля соленоида, 4. Вместо соленоида 5 может быть использован и постоянный магнит с такими же параметрами.

Эмиттер 6 электронов располагается в месте, где влияние магнитного поля соленоида 4 пренебрежимо мало. Это условие не является жестким, так как

25 магнитное поле короткого соленоида спадает более чем квадратично по мере удаления от него.

На запирающие электроды 7 подают отрицательный потенциал, по величине

30 равный потенциалу на электродах 8 и 9

инжектора. Подачей на электроды 8 и 9 импульса положительного напряжения относительно эмиттера производят ин- жекцию электронов. Под воздействием 35 магнитного поля соленоида 5 электроны

приобретают угловую скорость ср

6 тс

а затем транспортируются в ловушку . фокусирующей системой 10. Это может быть, например, набор электрических квадрупольных линз. Наличие у инжектируемых электронов угловой компоненты скорости-позволяет проводить ин- жекцию в рабочую зону большее число электронов. Инжектированные в ловушку электроны ионизируют рабочий газ, в , результате чего в ловушке образуется плазма.

50

Из . формулы (2) следует, что создание в области источника электронов продольного магнитного поля, -в 4 раза меньшего поля в осевом отверстии ловушки и противоположно гр пос-

gg леднему по направлению, в 4Т раза увеличивает эффективный радиус инжек- ции и, следовательно, позволяет вдвое увеличить по сравнению с известным способом поток электронов, инжектируемых в рабочую (неадиабатическую) зону электромагнитной ловушки.

Формула

изобретения

Способ создания плазмы в электромагнитной ловушке, состоящий в напуске рабочего газа в ловушку, фокусиг ровке электрическим полем ускоренного ю через которое производится инжекция, пучка электронов с последующей инжек- а величина поля должна быть меньше цией его через осевое отверстие ло- че;м 1/2 Но..

вушки в область удержания плазмы, отличающийся тем, что, с целью увеличения потока электронов в 5 ловушку, на инжектируемый в ловушку пучок предварительно воздействуют про- дольным магнитным полем, направление которого противоположно направлению магнитного поля Н„ в осевом отверсти

сэ/сэ::

через которое производится инжекция, а величина поля должна быть меньше че;м 1/2 Но..

вушки в область удержания плазмы, отличающийся тем, что, с целью увеличения потока электронов в ловушку, на инжектируемый в ловушку пучок предварительно воздействуют про- . дольным магнитным полем, направление которого противоположно направлению магнитного поля Н„ в осевом отверстии.

X