Способ подачи энергии в плазменный ускоритель

Способ подачи энергии в плазменный ускоритель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

On CAVWa „„ ()() р

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлеио 30.03.77 (21) 2467340/18-25 (51) M. Кл.

Н 05 Н 1/00 с присоединением заявки М—

Государстееииый камитет (23) Приоритетло делам изобретений и открытий

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень Рй 19

Дата опубликования описания 19.05.80 (53) УДК 621. .039.64 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. С. Комельков и В. И, Модзолевский

Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г. М. Кржижановского (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛАЧИ ЭНЕРГИИ В ПЛАЗМЕННЫЙ

УС КОР ИТ ЕЛЬ

1 „.

Изобретение относится к способам получении и ускорения плазмы, в частности к способам подачи энергии в плазменный ускоритель и может быть использос вано в импульсной сильноточной высоковольтной технике.

Известен способ подачи энергии в плазменный ускоритель путем заряда конденсаторной батареи и ее последующей разрядки на электроды ускорителя 1).

Однако в таком способе мала эффективность использования конденсаторной батареи. Это вызвано тем, что в начальный период ускорения, когда еще мала усксряемая масса и мал ток, напряжение

I5 велико и велика скорость поступления энергии в канал ускорении от конденсаторной батареи, а в конце первой четверти периода разрядного тока, когда он достиг своего максимума и значительно возросла ускоряемая масса, напряжение и скорость поступления энергии в ускаригель близки к нулю. Это не позволяет эффективно использовать передаваемую в KÎpитель энергию и достичь высоких скоростей движения плазмы.

Известен также способ подачи энерги» в плазменный ускоритель путем заряда секций батареи конденсаторов и их последующего разряда на электроды ускорителя f2) .

Такой способ также имеет низкую эффективность использовании конденсаторной батареи.

Белью изобретения является повьппение эффективности использования конденсаторной батареи.

Поставленная дель достигается тем, что секции заряжают до различных уровней напряжении, причем секции с меныпей индуктивностью заряжают до болыпего напряжения по сравнению с секциями, где индуктивность больше, разряжают секции последовательно, начиная с той, rae напряжение зарядки наименьшее, а интервал времени до каждого последующего разрядад не превышает 0,15 периода колебаний предыдущего разряда.

3 670

На фит. 1 изображен описываемый ускоритель: на фиг. 2 и 3 — графики изменения во времени напряжения и тока разряда соответственно. на фиг. 4 - график зависимости скорости плазмы в канале ускорителя от времени.

К электродам ускорителя 1 подсоединены секции 2, 3, 4 батареи конденсаторов, поочередно разряжаемые на электроды ускорителя посредством стартовых разрядников 5.

Устройство работает следующим образом.

Секции 2, 3, 4 батареи конденсаторов заряжают до различных уровней напряжения причем секции с меньшей индуктивностью заряжают до большего напряжения по сравнению с секциями, где индуктивность больше. Разряжают секции батареи конденсаторов 2, 3, 4 на электроды ускорителя 1 последовательно, начиная с той, где напряжение зарядки наименьшее. На фиг. 4 представлена зависимость скорости плазмы в канале ускорителя во. времени. Последняя определялась как в личина, пропорциональная скорости поступления энергии в ускоритель, т. е. пропорциональная отношешпо полного потока мощности через поперечное сечение межэлектродного зазора к энергии, приходя- 30 щейся на единицу длины электродного устройства. Может быть показано в результате простых преобразований, что с ростом скорости движения плазмы в ускорителе напряжение на его электродах

35 должно возрастать. Это достигается благодаря выполнению батареи конденсаторов из независимых секций и выполнению указанного режима их заряда и разряда, в результате чего получаем непрерывный 48 рост скорости подачи энергии в ускоритель в течение всего времени нарастания тока.

Это позволяет непрерывно наращивать скорость плазмы и, следовательно, существенно увеличить коэффициейт использова- 45 ния емкостного накопителя.

079 4

Разряд емкостного накопителя на ны рузку (коаксиальный ускоритель) имеет колебательный характер, что позволяет путем исследования выражения скорости поступления энергии в ускоритель на экстремум определить, что ускорение заканчивается спустя 0,15 периода колебаний разряда.

Отсюда следует, что включают очередную секцию конденсаторной батареи не позже, чем через 0,15 периода кол баний предыдущей секции.

Увеличение скорости плазмы происходит при включении каждой новой секции.

Количество секций, которые должны быть подключены к электродам ускорителя, зависит в каждом конкретном случае от величины предельной скорости, длины ускорительного канала, требуемого времени ускорения, электрических параметров разрядных контуров.

Пример,. Если взять батареи конденсаторов емкостью С; =С =С =60Х

-6 2 3 10 ф; с напряжением заряда 0„=20кВ:

0< =35 кВ: ll>--50 кВ и индуктивностью

0 =100 нГ; 42= 50 нГ: =25нГ, тогда

=2 ° 10 . "2 =7-10 . 4 =2 10

tf 12

1,, Ñå 73

1 т. е. секции необходимо разряжать в последовательности 1, 2, 3.

Собственные периоды колебаний секций Т=2%1ЕС и T„= 15,5 мкс, Т2 =

=11,0 мкс, Т = 7,7 мкс. Интервалы включения секций dt =0,15 Т равны: 2,3 мкс и 1,6 мкс. Длительность ускорения после включения секции 3 0,15 Т = 1,1 мкс.

Суммарное время ускорения 5 мкс.

Применение предложенного способа позволит существенно повысить эффективность использования энергии конденсаторной батареи и для одних и тех же затрат энергии значительно увеличить скорость плазмы в ускорителе по сравнению с одн импульсным режимом. формула изобретения

Однако, рассматривая внутри каждой секции процесс разряда конденсаторов, можно видеть, что напряжение на них уменыпается и, несмотря на рост тока в течение 1/4 периода, процесс ускорения длится существенно меньше. Время ускорения плазмы в коаксиальном ускорителе при подаче энергии от внешнего источника в виде разряжающихся конденсаторов секции может быть определено расчетным путем.

Ы

Способ подачи энергии в плазменный ускоритель путем заряда секций батареи конденсаторов и их последующего разряда на электроды ускорителя, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эффективности использования конденсаторной батареи, секции заряжают доразпичныхуровней напряжения, причем секции с меньшей индуктивностью заряжают до большего напряжения по сравнению с секциями, где индуктивность больше, разряжают секции

5 6700 19 6 последовательно, начиная с той, где нап- 1. Колесников П. М. Эпектродинамиряжвние зарядки наименьшее, а интервал ческов ускорение плазмы, М., 1971, времени до каждого последующего разряда с. 198. не превышает 0,15 периода колебаний предыдущего разряда.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

2. Роуз Д. и Кларк М. Физика плазмы и управляемые термоядерные реакдии, М., 1963, с. 426.

Е <3

Составитель В. Црмонин

Редактор E. Мвсропова Техред А. Шепанская Корректор С. Шекмар

Заказ 2184/61 Тираж 885 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4