Устройство для получения и удержания высокотемпературной плазмы Советский патент 1991 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к физике плазмы и может быть использовано для получения и удержания высокотемпературной плазмы при проведении исследований по проблеме управляемого термоядерного синтеза.

Цель изобретения -- увеличение плотности высокотемпературной плазмы и эффективности ее удержания.

На фиг I показана конструктивная схема устройства; на фиг 2--4 - варианты выполнения внутренней электропроводящей стенки; на фиг. 5 - схема направления электрических и магнитных полей в устройстве; на фиг 6 - проекция траектории движения ионов на плоскость, параллельную оси рабочей камеры.

Устройство содержит (фиг. I ) рабочую камеру 1, электронную пушку 2, инжектор 3 плазмы (плазменную коаксиальную пушку), катушки 4 и 5, создающие магнитное пол 1 остроугольной геометрии в месте расположения электронной пушки 2, катушки 6 и 7, создающие магнитное поле пробочной конфигурации в основном объеме рабочей камеры 1, электропроводящую вн i реннюю стенку (анод) 8, газовую камер 9, источник 10 электрического питания Форма электропроводящей внутренней стенки и конфигурация магнитного поля подбираются так, чтобы отсутствовали нормальные к стенке составляющие магнитного поля.

Устройство снабжено системой напуска

05

СО

со

4- О5 U

газа, включающей в себя, помимо баллона с газом и вентиля (не показаны), газовую камеру 9, соединяющуюся с объемом рабочей камеры 1 системой отверстий в электропроводящей внутренней стенке Газовая камера 9 изготавливается из электрического материала, например из керамики, так что внутренняя электропроводящая стенка 8 электрически изолирована от рабочей камеры 1 На электропроводящую внутреннюю стенку 8 от внешнего источника электропитания 10 подается положительный потенциал

Устройство работает следующим образом Электронный пучок, сформированный электронной пушкой 2, через магнитное поле остроугольной геометрии инжектируется в рабочую камеру 1 ловушки с магнитными пробками Навстречу электронному пучку инжектором 3 (коаксиальной пушкой) в ловушк инжектируется плазма Одновременно с этим к внутренней электропроводящей стенке 8 прикладывается положительный потенциал от источника 10 электропитания Из газовой камеры 9 через отверстия в электропроводящей внутренней стенке 8 в рабочую камеру 1 вводится газ В результате в ней (ажигается разряд, горящий в скрещенных электрическом и магнитном полях, при этом вблизи электропроводящей внутренней стенки образуется прианодный слой Ионы, инжектируемые в объем рабочей камеры 1 из ггри- анодного слоя, имеют энергию, равную 2 U (где U - величина потенциала, подаваемого на электропроводящую внутреннюю стенку 8 от внешнего источника 10 электрического питания), создают приосевой слой плазмы, имеющей плотность на порядок более высокую, чем вблизи прианодного слоя

Основные части устройства выполняют следующие функции Прианодный слой (область сильного электрического поля) инжектирует, фокусирует и удерживает высоко- энергетичные ионы Плазменьим инжектор 3 служит для компенсации пространственного заряда высокоэнергетических ионов и для создания плазмы-мишени Электронная пушка 2 инжектирует электронный пучок, который, взаимодействуя с плазмой способст0

5 0 5

вует увеличению плотности потока высоко- энергетичных ионов из прианодного слоя, восстанавливает потери электронов из ловушки, способствует удержанию ионов. Газовая камера 9 служит для равномерного ввода рабочего газа непосредственно в прианодный слой

Усфойство позволяет получить и эффективно удерживать высокотемпературную плотную плазму, при этом оно является относительно простым в осуществлении и не требует больших капиталовложений для его реализации

Формула изобретения

1 Устройство для получения и удержания высокотемпературной плазмы, содержащее магнитную систему в виде магнитной ловушки с пробочной конфигурацией силовых линий магнитного поля, рабочую камеру с внутренней электропроводящей стенкой, размещенной в области между магнитными пробками, инжектор плазмы, расположенный соосно магнитной системе на входе в рабочую камеру, источник электропитания, отличающееся тем, что, с целью увеличения плотности высокотемпературной плазмы и эффективности ее удержания, внутренняя электропроводящая стенка расположена и выполнена таким образом, что силовые линии магнитного поля параллельны внутренней электропроводящей стенке, подключенной к положительному полюсу источника электропитания

2Устройство по п 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено электронной пушкой, установленной на входе в рабочую камеру.

3Устройство по п 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено системой для напуска газа, при этом отверстия для напуска газа в камер распределены равномерно по электропроводящей внутрен ней стенке

4Устройство поп 1, отличающееся тем, что электропроводящая внутренняя стенка имеет сферическую форму с центром, лежащим на оси рабочей камеры

t

545 NO

t

t

f

CO CO

.

СЛ

Изобретение относится к физике плазмы и может быть использовано для получения и удержания высокотемпературной плазмы при проведении исследований по проблеме управляемого термоядерного синтеза. Целью изобретения является увеличение плотности высокотемпературной плазмы и эффективности ее удержания. В открытой ловушке с магнитными пробками предусмотрена электропроводящая внутренняя стенка, изолированная от основной камеры, при этом магнитная система и электропроводящая внутренняя стенка выполнены так, что силовые линии магнитного поля параллельны этой стенке в месте ее расположения и, кроме того, эта стенка подключена к положительному полюсу источника электропитания. В камеру через магнитное поле остроугольной геометрии инжектируется электронный пучок, навстречу ему в камеру инжектируется плазма, а через отверстия во внутренней электропроводящей стенке в камеру, кроме того, инжектируется газ. В результате р камере зажигается разряд, горящий в скрещенных электрическом и магнитном полях. Вблизи внутренней электропроводящей стенки образуется ирианодный слой. Высокоэнергетические ионы, инжектируемые из прианодного слоя в основной объем рабочей камеры, создают приосевой слой, плотность плазмы в котором на порядок выше, чем в прианод- ном слое 3 з. п. ф-лы, 6 ил. i ел с

Фиг. 6