Высокочастотный инжектор топливных таблеток для термоядерных установок Советский патент 1988 года по МПК G21B1/00 

сд ю

1

Изобретение относится к устройствам, используемым при исследованиях в области физики плазмы, в связи с проблемой управляемого термоядерного синтеза и может быть применено, в частности, для подпитки токамаков типа ИНТОР и ОТР.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности инжектора, а также частоты .инжекции таблеток.

На фиг. 1 изображен высокочастотный инжектор топливных таблеток в состоянии намораживания топливной таблетки в отверстии зарядника; на фиг. 2 - узел зарядни- ка в положении инжекции таблетки.

Инжектор топливны.х таблеток содержит камеру 1 с термоядерным топливом, охлаждаемую гелиевым теплообменником 2, зарядник 3, снабженный электромагнитным приводом 4 и имеющий постоянный тепловой контакт с гелиевым теплообменником 5, ствол 6, вдоль которого расположены электродуговые разрядники 7, систему 8 диф: ференциальной откачки. Зарядник 3 расположен в камере 1, заполненной жидким топливом, которое кристаллизуется в отверстии 9 зарядника.

Инжектор работает следующим образом.

Зарядник 3 постоянно охлаждается гелиевым теплообменником 5 и устроен таким образом, что температура поверхности в отверстии 9 находится постоянно ниже тройной точки топлива, а температура всей остальной поверхности зарядника находится выше температуры кристаллизации за счет .теплоизолирующего покрытия.

При работе электромагнитного привода 4 зарядник 3 соверщает колебательные движения между двумя крайними положениями. В первом положении (фиг. 1) в отверстие 9 зарядника жидкое топливо кристаллизуется, образуя твердую таблетку. Во втором крайнем положении (фиг. 2) отверстие зарядника с таблеткой совмещается с каналом ствола. Таблетка под действием давления жидкости в камере 1 выталкивается вместе с частью жидкости в ствол 6. Зарядник 3 возвращается в первое положение, закрывая канал ствола от камеры с жидким топливом. При этом отверстие 9, заполненное жидким топливом, перемещается в первое положение, где жидкость затвердевает. В стволе 6 таблетка сначала

1401521

ускоряется за счет динамического напора жидкого топлива, а затем за счет нагрева паров жидкости электрическими разрядниками 7 напряжение на разрядниках подбирается так, что разряд происходит в парах жидкости за твердой топливной таблеткой. Синхронизация работы разрядников может производиться также коммутирующим устройством.

Нагреваемый пар ускоряет таблетку и

0 откачивается из ствола системой 8 дифференциальной откачки. Вместо плоского зарядника с возвратно-поступательным движением может использоваться дисковый зарядник с несколькими отверстиями для форг мирования твердых таблеток во время выстрела через одно из отверстий, что увеличивает частоту инжекции.

Инжектор позволяет получить частоту инжекции топлива в пределах 1-20 Гц (ограниченную только временем откачки газа

0 из ствола, 10-50 мс), получить скорости таблеток предельно возможные для легкогазовых пушек (3-10 км/с), так как ускорение таблеток, можно поддерживать постоянным по всей длине ствола за счет подогрева толкающего газа электродуговыми

5

0

5

разрядниками, упростить конструкцию за счет снижения числа движущихся узлов и тем самым повысить ее надежность, обеспечить экономию жидкого гелия за счет отсутствия нагрева зарядника толкающим горячим газом.

Рабочие параметры инжектора способны полностью обеспечить подпитку топливом опытного термоядерного реактора (ОТР) токамака ИНТОР и будущих промыщлен- ных термоядерных станций.

Формула изобретения

Высокочастотный инжектор топливных таблеток для термоядерных установок, содержащий камеру с жидким термоядер- 40 ным топливом, зарядник, выполненный с постоянным тепловым контактом с гелиевым теплообменником и соединенный со стволом, снабженным нагревателем газа, систему дифференциальной откачки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности инжектора, а также частоты инжекции таблеток, зарядник размещен внутри камеры с термоядерным топливом.

45

--uijAxLl П

г v.N

7

/

8

7Г г А i /i i

7

2

3

. 1

Изобретение может использоваться в установках управляемого термоядерного синтеза, например токамаках. Цель изобретения - повышение надежности, экономичности и частоты работы инжектора топливных таблеток. Зарядник с одним или не- скольскими отверстиями погружен в камеру с жидким термоядерным топливом и устроен таким образом, что при его постоянном контакте с гелиевым теплообменником осуществляется кристаллизация топлива в отверстиях с образованием твердых таблеток.. При перемещении отверстия в канал ствола происходят выталкивание таблетки в вакуумированный ствол за счет давления жидкого топлива и ее ускорение при разогреве паров топлива в результате электрических разрядов, инициируемых между электродами, установленными в канале ствола. 2 ил. & (Л