"Способ получения плазмы Советский патент 1980 года по МПК H05H1/00 

Изобретение относится к физике плазмы и проблеме уйравляемого термоядерного синтеза и может быть использовано для получения плазмы в электромагнитной ловушке. Известен способ получения плазмы в электро магнитной ловушке ионизацией рабочего газа электронным потоком в объеме удержания. По этому способу в область между магнитными поверхностями встречно включенных соле ноидов и отрицательно заряженных электродов лсвуиоси, препятствующих выходу электронов через магнитные щели, инжектируют поток элек ронов и одновременно в эту же область налрав ляют рабочий газ. В результате ионизации из каждой молекулы газа образуется пара: электрон и ион. Ион затягивается потенциальной ямо объемного заряда электронов, а медленный элек рон ионизации совершает колебания в области магнитной щели между отрицательно заряженным запирающим электрюдом и отрицательно объемным зарядом. Он должен быть вьшеден из ловушки и заменен быстрым электроном внешней инжекции. Вьшод медленных электронов по этому способу происходит в результате диффузии через магнитное поле. Для сильных магнитных полей скорость диффузии мала и либо скорость образования плазмы долж11а быть ограничена, либо в ловушке вблизи магнитных щелей будут накапливаться медленные электроны, препятствующие дальнейшему образованию плазмы в центре. Цель изобретения - создание способа получения плазмы, позволяющего удалять медленные электроны ионизации из магнитных щелей ловушки. Это достигается тем, что на отрицательно заряженные электроды, зайирающие магнитные щели, подают положительные импульсы с длительностью, подобранной таким образом, чтобы через открытые магнитные щели успевали выходить электроны КЗ области магнитных щелей, а потери быстрых электронов из ловушки за это малое время были бы незначительными. Практически длительность т положительных импульсов выбирается из условия т j г 2, где TI и Tj - соответственно время выхода медленных электронов из области магнитной щели и быстрых электронов из ловушки при положительном- потенциале на запирающих электродах. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. При наложении на отрицательно наряженные электроды ловушки с плазмой положительных импульсов отпираются магнитные щели и элект роны из ловушки устремляются на находящиеся под нулевым (или положительным потенциалом) электроды. В первую очередь на элек роды попадают электроны из области магнитно щели, так как их время пробега даже дая ма лых энергий ( 10 эВ). , и. 08ш/с, где L - глубиМ магнитной .щели. Для быстрых электронов из объема (поскольку они совершают более Ш пробегов в области удержания, прежде чем попадают в магнитную щель) это время составляет IflL-Jlfi Ш2-IQ MM 2.10 и-1(°см1с Следовательно, если выбрать (для данного примера) длительность положительного импуль са порядка 10 Не, то электроны, накапливаемые в области магнитных щелей, бу.пут удал ны, а потери электронов из объема ловушки окаэьшаются незначительными. Предлагаемый способ может быть проиллю CTpipoBEH схемой, показанной на чертеже. В вакуумную камеру 1 помещают соленоиды 2, создающие магнитное поле остроугольн геометрии с магнитными поверхностями - ги . перболоидами вращения. Магнитные щели зак ты отрицательно заряженными электродами 3, препятствующими уходу электронов из ловуш ки. В ловуиоку инжектаруют поток электронов с катода 4, которые накапливаются между магнитными поверхностями и отрицательно заряженными электродами, образуя потенциальную яму объемного заряда электронов. В область накоплегшя электронов вводят рабочий газ через систему 5 подачи. В результате ионизации этого газа электронами образуются ионы и медленные электроны. Ионы затягиваются потенциальной ямой, создавая в центре ловушки плазму. Медленные электроны ионизации совершают колебания в области магнитных щелей между отрицательно заряженными электродами и отрицательным объемным зарядом. С помощью импульсного генератора на отрицательно заряженные электроды подают серию положительных импу;}ьсов длительностью , отпирающих на это время магнитные щели. Электроны, находящиеся в области магнитных щелей, уходят из ловушки, при этом теряется только малая часть быстрых электронов, захваченных между магнитными поверхностями ловушки. Формула изобретения Способ получения плазмы в электромагнитной ловушке с электродами для запирания магнитных щелей путем ионизации рабочего газа быстрыми электронами, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности способа, на упомянутые электроды подают положительрп 1е импульсы напряжения, длительность которых больше времени выхода медленных электронов из ловушки, но меньше длительности выхода быстрых электронов, при положительном импульсе напряжения на электродах.