Импульсный термоядерный реактор

Импульсный термоядерный реактор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИМПУЛЬСНЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР с инерционным удержанием плазмы, содержащий взрывную камеру, мишень с горючим, накопители электрической энергии, устройства транспортировки энергии и импульсные генераторы излучения, встроенные во взрывной камере, отличающий с,я тем, что, с целью повышения экономичности путем уменьшения числа стадий трансформации мощности, улучшения КПД, транспортировки энергии и лучшего согласования характеристик излучения с параметрами плазмы, в качестве импульсных генераторов излучения во взрывную камеру встроены коаксиальные системы нецилиндрических зет-пинчей, (Л оси которых ориентированы намишени, cz а внешние торцы соединены с полюсами накопителей электрической энергии. N9 00 00

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECrWE ËÈН

3 1.1 С 21 В 1 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3307655/18-25

-(22) 24.06.81 (46) 15.04.84. Бюл. В 30 (72) Г.Л.Саксаганскии, В.П.Федяков, В.П.Федякова, Н.В.Филиппов и В.А.Лекомцев (537 533.9(088.8) (Se) 1. Ковальский И.Г. Лазерный термоядерный синтез. Итоги науки и техники. Физика плазмы, т. 1, ч. 1, с. 166-231, ВИНИТИ, 1980.

2. Велихов Е.П., Глухих В.Л,, Гусев О.А. и др. Ускорительный комплекс АНГАРА-5. Препринт НИИЭФА им. Д.В.Ефремова Д-0301, 1976 8 (прототип).

„„SU„„1028180 А (54) (57 ) ИМПУЛЬСНЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ

РЕАКТОР с инерционным удержанием плазмы, содержащий взрывную камеру, мишень с горючим, накопители электрической энергии, устройства транспортировки энергии и импульсные генеI раторы излучения, встроенные во взрывной камере, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что, с целью повышения экономичности путем уменьшения числа стадий трансформации мощности, улучшения КПД, транспортировки энергии и лучшего согласования характеристик излучения с параметрами плазмы, в качестве импульсных генераторов излучения во взрывную камеру встроены коаксиальные Я системы нецилиндрических зет-пинчей, оси которых ориентированы на мишени, а внешние торцы соединены с полюсами С накопителей электрической энергии.

4 1028

Изобретение относится к области физики плазмы и термоядерного синтеза и может быть использовано в экспериментах по инициированию термоядерных микровэрывов.

Известны импульсные термоядерные реакторы с инерционным удержанием плаз-. мы, в которых инициатором термоядерного микровзрыва являются либо лазерное излучение, либо сильноточные пуч- 10 ки заряженных частиц высоких энерГий

В лазерном термоядерном синтезе трансформация мощности осуществляется в три стадии, при этом плотность энергии, запасаемой во вторичных накопителях, относительно низка и составляет 0,1 Дж/см . Эффективность передачи энергии от электрической сети до мишени тоже низка, что и опре- деляет высокую стоимость и низкую эффективность подобных устройств.

Наиболее близким техническим решением является импульсный термоядерный реактор с инерционным удержанием плазмы, содержащий взрывную камеру, мишень с горючим, накопители электрической энергии, устройства транспортировки энергии и импульсные генераторы излучения, встроенные во взрыв30 ной камере. Это устройство состоит иэ 48 идентичных модулей, в каждом из которых электрическая энергия сначала запасается в генераторе импульсных напряжений (ГИНе), собранном по схеме Аркадьева-Маркса, затем переда- З5 ется по двойной формирующей линии к диодам, где генерируются сильноточные электронные пучки, которые через систему транспортирования подводятся к термоядерной мишениt во взрывную камеру Г23.

Недостатком данного устройства является его громоздкость, сложность, высокая стоимость, высокая энергия электронов (2 ИэВ), определяемая требованиями создания сильноточного пучка и не удобная для передачи энер. гии малой термоядерной мишени. Низкая плотность энергии, запасаемой в двойной формирующей линии, приводит к большим размерам оконечных каскадов и затрудняет согласование источника с нагрузкой.

Цель предлагаемого изобретения повышение экономичности реактора путем уменьшения числа стадий трансформации мощности, улучшения КПД, транспортировки энергии и лучшего

180 2 согласования характеристик излучения с параметрами плазмы.

Указанная цель достигается тем, что в импульсном термоядерном реакторе с инерционным удержанием плазмы, содержащем взрывную камеру, мишень с горючим, накопители электрической энергии, устройства транспортировки энергии и импульсные генераторы излучения, инициирующего термоядерный синтез в мишени, во взрывную камеру встроены коаксиальные системы нецилиндрических зет-пинчей, оси которых ориентированы на мишень, а внешние торцы соединены с полюсами накопителей электрической энергии.

На чертеже изображен импульсный термоядерный реактор.

Он содержит накопители 1 электрической энергии, коаксиальные системы нецилиндрических зет-пинчей 2, внутренние торцы 3 нецилиндрических зет-пинчей, мишень 4 с термоядерным горючим, оси 5 остальных генераторов излучения, не показанных на чертеже, взрывную камеру 6.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения от накопителей энергии на коаксиальные плазменные инжекторы на их внешних торцах происходит пробой и в межэлектродных промежутках формируются плазменные оболочки, ускоряемые электродинамическими силами к внутренним торцам инжекторов. На торцах 3 нецилиндрический зет-пинч стягивается к оси.

При этом плотность запасенной в плазме магнитной энергии может превышать 10 Дж/см . В результате неустой. чивостей эта накопленная энергия переключается на нагрузку, в роли которой выступает плазменный промежуток с аномально большим электрическим сопротивлением,и энергия, запасенная в магнитном поле, передается потоку быстрых частиц. КПД перехода энергии, запасенной в источнике, в пучок электронов может достигать 207., в ионный пучок — 107.

Энергия ускоренных частиц во много раз превышает напряжение, приложенное к коаксиальным электродам, транспортировка квазинейтрального плазменного сгустка позволяет уменьшить труд. ности, связанные с дефокусировкой пучка под действием его объемного заряда.

Составитель

Техред Т.Фанта корректор В.Гирняк

Редактор П.Горькова

Заказ 6982/1 Тираж 414 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ЛПП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 з !028180 4

Ilo оценкам, модуль с запасенной меньше, а занимаемая площадь в IO раз энергией 3 ИДж позволяет получить меньше, чем у прототипа. Более низРЭП с энергией электронов до 500 кэВ, кая энергия частиц позволяет более энергией и пуке до 600 кДж при токе эффективно использовать их для нагрепучка 15 ИА и длительности 100 нс. g ва мишени. Простые изменения конструкУскорительный комплекс из 8-10 таких ции электродной системы позволяют модулей эквивалентен по своим пара- получать ионные пучки с энергией окометрам (2 2, стоимость его на 303 ло 1,5 МэВ.