BR112019017244A2 - sistema de confinamento de plasma e métodos para uso - Google Patents

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Univ Washington
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Abstract

trata-se de um método exemplificativo que inclui direcionar gás, por meio de uma ou mais primeiras válvulas, de dentro de um eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo interno, direcionar gás, por meio de duas ou mais segundas válvulas, de fora do eletrodo externo para a região de aceleração, e aplicar, por meio de uma fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado em um plasma que tem um corte transversal substancialmente anular, sendo que o plasma flui axialmente dentro da região de aceleração a uma primeira extremidade do eletrodo interno e uma primeira extremidade do eletrodo externo e, em seguida, estabelece um plasma de z-pinch que flui entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a primeira extremidade do eletrodo interno. sistemas e métodos de confinamento de plasma relacionados são também revelados no presente documento.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: SISTEMA DE CONFINAMENTO DE PLASMA E MÉTODOS PARA USO
Referência Cruzada ao Pedido Relacionado [001] Este pedido reivindica o beneficio do Pedido de Patente Provisório n° U.S. 62/462,779, depositado em 23 de fevereiro de 2017, cujo teor é incorporado ao presente documento a titulo de referência em sua totalidade.
Declaração relacionada à Pesquisa ou Desenvolvimento Financiada pelo Governo [002] Esta Invenção foi criada com apoio do governo sob as concessões N° DE-AR0000571, DE-FG02-04ER54756, e DENA0001860, concedido pelo Departamento de Energia [DOE]. O Governo tem determinados direitos na invenção.
Antecedentes [003] A menos que indicado de outro modo no presente documento, os materiais descritos nesta seção não são da técnica anterior às reivindicações neste pedido e não são admitidos à técnica anterior por inclusão nesta seção.
[004] A fusão nuclear é o processo de combinar dois núcleos. Quando dois núcleos de elementos com números atômicos menores do que os de ferro são fundidos, energia é liberada. A liberação de energia se dá devido a uma ligeira diferença em massa entre os reagentes e os produtos da reação de fusão e é regulada por ΔΕ = Ame2. A liberação de energia é também dependente da forte força nuclear atrativa entre os
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2/52 núcleos de reagente que supera a força eletroestática repulsiva entre os núcleos de reagente.
[005] A reação de fusão que exige a menor temperatura de plasma ocorre entre deutério (um núcleo de hidrogênio com um próton e um nêutron) e tritio (um núcleo de hidrogênio que tem um próton e dois nêutrons) . Essa reação rende um núcleo com 4 hélios e um nêutron.
[006] Uma abordagem para alcançar fusão nuclear é energizar um gás que contém reagentes de fusão dentro de uma câmara de reator. O gás energizado se torna um plasma por meio de ionização. Para alcançar as condições com temperaturas suficientes e densidades para fusão, o plasma precisa ser confinado.
Sumário [007] Um primeiro aspecto da revelação é um sistema de confinamento de plasma que inclui um eletrodo interno, um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo interno, uma ou mais primeiras válvulas configuradas para direcionar gás de dentro do eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e o eletrodo externo, duas ou mais segundas válvulas configuradas para direcionar gás de fora do eletrodo externo para a região de aceleração, e uma fonte de alimentação configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo.
[008] Um segundo aspecto da revelação é um método
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3/52 para operar um sistema de confinamento de plasma. 0 método inclui direcionar gás, por meio de uma ou mais primeiras válvulas, de dentro de um eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo interno, direcionar gás, por meio de duas ou mais segundas válvulas, de fora do eletrodo externo para a região de aceleração, e aplicar, por meio de uma fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado em um plasma que tem um corte transversal substancialmente anular, sendo que o plasma flui axialmente dentro da região de aceleração a uma primeira extremidade do eletrodo interno e uma primeira extremidade do eletrodo externo e, em seguida, estabelecer um plasma de Z-pinch que flui entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a primeira extremidade do eletrodo interno.
[009] Um terceiro aspecto da revelação é um sistema de confinamento de plasma que inclui um eletrodo interno, um eletrodo intermediário que circunda substancialmente o eletrodo interno, um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo intermediário, uma ou mais primeiras válvulas configuradas para direcionar gás de dentro do eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário, duas ou mais segundas válvulas configuradas para direcionar gás de fora
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4/52 do eletrodo intermediário para a região de aceleração, uma primeira fonte de alimentação configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário, e uma segunda fonte de alimentação configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo.
[010] Um quarto aspecto da revelação é um método para operar um sistema de confinamento de plasma. O método inclui direcionar gás, por meio de uma ou mais primeiras válvulas, de dentro de um eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e um eletrodo intermediário que circunda substancialmente o eletrodo interno, direcionar gás, por meio de duas ou mais segundas válvulas, de fora do eletrodo intermediário para a região de aceleração, aplicar, por meio de uma primeira fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado em um plasma que tem um corte transversal substancialmente anular, sendo que o plasma flui axialmente dentro da região de aceleração a uma primeira extremidade do eletrodo interno e uma primeira extremidade do eletrodo externo, e aplicar, por meio de uma segunda fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo para estabelecer um plasma de Z-pinch que flui entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a primeira extremidade do eletrodo interno.
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5/52 [Oil] Um quinto aspecto da revelação é um sistema de confinamento de plasma que inclui um eletrodo interno, um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo interno, um eletrodo intermediário que se volta para o eletrodo interno, uma ou mais primeiras válvulas configuradas para direcionar gás de dentro do eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e o eletrodo externo, duas ou mais segundas válvulas configuradas para direcionar gás de fora do eletrodo externo para a região de aceleração, uma primeira fonte de alimentação configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo, e uma segunda fonte de alimentação configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário.
[012] Um sexto aspecto da revelação é um método para operar um sistema de confinamento de plasma. O método inclui direcionar gás, por meio de uma ou mais primeiras válvulas, de dentro de um eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo interno, direcionar gás, por meio de duas ou mais segundas válvulas, de fora do eletrodo externo para a região de aceleração, aplicar, por meio de uma primeira fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado em um plasma que
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6/52 tem um corte transversal substancialmente anular, sendo que o plasma flui axialmente dentro da região de aceleração a uma primeira extremidade do eletrodo interno e uma primeira extremidade do eletrodo externo, e aplicar, por meio de uma segunda fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e um eletrodo intermediário para estabelecer um plasma de Z-pinch que flui entre o eletrodo intermediário e a primeira extremidade do eletrodo interno, em que o eletrodo intermediário é posicionado em uma primeira extremidade do eletrodo externo.
[013] Quando o termo substancialmente ou cerca de é usado no presente documento, isso significa que a característica, parâmetro, ou valor citado não precisa ser alcançado exatamente, mas que desvios ou variações, incluindo, por exemplo, tolerâncias, erro de medição, limitações de precisão de medida e outros fatores conhecidos aos especialistas no assunto na técnica, pode ocorrer em quantidades que não impedem o efeito que a característica foi destinada a fornecer. Em alguns exemplos revelados no presente documento, substancialmente ou cerca de significa dentro de +/- 5% do valor citado.
[014] Esses, assim como outros aspectos, vantagens, e alternativas de tornarão evidentes àqueles de habilidade comum na técnica pela leitura da descrição detalhada a seguir, com referência onde for apropriado aos desenhos
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7/52 anexos. Além disso, deve-se entender que esse sumário e outras descrições e Figuras fornecidas no presente documento são destinadas a ilustrar a invenção a titulo de exemplo somente e, sendo assim, que inúmeras variações são possíveis.
Breve Descrição dos Desenhos [015] A Figura 1 é um diagrama em corte transversal esquemático de um sistema de confinamento de plasma, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[016] A Figura 2 é um diagrama em corte transversal esquemático de um sistema de confinamento de plasma, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[017] A Figura 3 é um diagrama em corte transversal esquemático de um sistema de confinamento de plasma, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[018] A Figura 4 é um diagrama de blocos de um método para operar um sistema de confinamento de plasma, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[019] A Figura 5A ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[020] A Figura 5B ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[021] A Figura 5C ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação,
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8/52 de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[022]
A Figura 5D ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[023]
A Figura 5E ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[024]
A Figura 5F ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[025]
A Figura 6 ilustra formas de onda de tensão relacionadas a um método para operar um sistema de confinamento de plasma, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[026]
A Figura 7 ilustra pressão de gás perfis relacionados a um método para operar um sistema de confinamento de plasma, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[027]
A Figura 8 é um diagrama de blocos de método para operar um sistema de confinamento de plasma, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[028]
A Figura 9A ilustra alguns aspectos de sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[029]
A Figura 9B ilustra alguns aspectos de um
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9/52 sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[030] A Figura 9C ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[031] A Figura 9D ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[032] A Figura 9E ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[033] A Figura 9F ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[034] A Figura 10 ilustra formas de onda de tensão
relacionadas a um método para operar um sistema de
confinamento de plasma, de acordo com uma modalidade
exemplificativa.
[035] A Figura 11 ilustra pressão de gás perfis
relacionados a um método para operar um sistema de
confinamento de plasma, de acordo com uma modalidade
exemplificativa.
[036] A Figura 12 é um diagrama de blocos de um método para operar um sistema de confinamento de plasma, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
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10/52 [037]
A Figura 13A ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[038]
A Figura 13B ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[039]
A Figura 13C ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[040]
A Figura 13D ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[041]
A Figura 13E ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[042]
A Figura 13F ilustra alguns aspectos de um sistema de confinamento de plasma e um método para operação, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[043]
A Figura 14 ilustra formas de onda de tensão relacionadas a um método para operar um sistema de confinamento de plasma, de acordo com uma modalidade exemplificativa.
[044]
A Figura 15 ilustra pressão de gás perfis relacionados a um método para operar um sistema de confinamento de plasma, de acordo com uma modalidade
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11/52 exemplifloativa .
Descrição Detalhada [045] Várias modalidades dos sistemas e métodos de confinamento de plasma para seu uso são reveladas no presente documento. As modalidades reveladas, quando comparadas a sistemas existentes e métodos, pode facilitar a estabilidade de plasma aumentada, fluxo de plasma cisalhado mais robusto, menores raios de plasma de Z-pinch, maiores campos magnéticos, e/ou maior temperatura de plasma. Algumas das modalidades reveladas também exibem controle independente de aceleração de plasma e compressão de plasma.
[046] A Figura 1 é um diagrama em corte transversal esquemático de um sistema de confinamento de plasma 100. O sistema de confinamento de plasma 100 inclui um eletrodo interno 102 e um eletrodo externo 104 que circunda substancialmente o eletrodo interno 102. O sistema de confinamento de plasma 100 também inclui uma ou mais primeiras válvulas 106 configuradas para direcionar gás de dentro do eletrodo interno 102 a uma região de aceleração 110 entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104 e duas ou mais segundas válvulas 112 configuradas para direcionar gás de fora do eletrodo externo 104 para a região de aceleração 110. O sistema de confinamento de plasma 100 também inclui uma fonte de alimentação 114 configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo
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12/52 externo 104 .
[047] O eletrodo interno 102, em geral, toma a forma de uma carcaça eletricamente condutora (por exemplo, aço inoxidável) que tem um corpo substancialmente cilíndrico 116. O eletrodo interno 102 inclui uma primeira extremidade 118 (por exemplo, uma extremidade arredondada) e uma segunda extremidade oposta 120 (por exemplo, uma extremidade substancialmente circular). Mais especificamente, a primeira extremidade 118 pode ter um formato cônico com uma ponta arredondada. O eletrodo interno 102 pode incluir um ou mais condutos ou canais (não mostrados) para rotear gás da uma ou mais primeiras válvulas 106 para a região de aceleração 110.
[048] O eletrodo externo 104 também toma a forma, em geral, de uma carcaça eletricamente condutora (por exemplo, aço inoxidável) que tem um corpo substancialmente cilíndrico 128. O eletrodo externo 104 inclui uma primeira extremidade 122 (por exemplo, uma extremidade substancialmente em formato de disco) e uma segunda extremidade oposta 124 (por exemplo, uma extremidade substancialmente circular). Conforme mostrado na Figura 1, a primeira extremidade 118 do eletrodo interno 102 está entre a primeira extremidade 122 do eletrodo externo 104 e a segunda extremidade 124 do eletrodo externo 104. O eletrodo externo 104 circunda muito do eletrodo interno 102. O eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104 pode ser
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13/52 concêntrico e têm simetria radial em relação ao mesmo eixo geométrico. 0 eletrodo externo 104 pode incluir um ou mais condutos ou canais (não mostrados) para rotear gás das duas ou mais segundas válvulas 112 para a região de aceleração 110 .
[049] A uma ou mais primeiras válvulas 106 podem tomar a forma de válvulas de sopro, mas podem incluir qualquer tipo de válvula configurada para direcionar gás (por exemplo, hidrogênio ou deutério) de dentro do eletrodo interno 102 a uma região de aceleração 110 entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104. Conforme mostrado na Figura 1, a uma ou mais primeiras válvulas 106 são posicionadas axialmente entre a primeira extremidade 118 do eletrodo interno 102 e a segunda extremidade 120 do eletrodo interno 102. Alternativamente, a uma ou mais primeiras válvulas podem ser localizadas na primeira extremidade 118 ou na segunda extremidade 120 do eletrodo interno 102. Na Figura 1, a uma ou mais primeiras válvulas 106 são posicionadas dentro do eletrodo interno 102, mas outros exemplos são possíveis. A uma ou mais primeiras válvulas 106 podem ser operadas fornecendo-se a uma ou mais primeiras válvulas 106 com uma tensão de controle, conforme descrito abaixo.
[050] A região de aceleração 110 tem um corte transversal substancialmente anular definido pelos formatos
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14/52 do eletrodo interno 102 e do eletrodo externo 104.
[051] As duas ou mais segundas válvulas 112 podem tomar a forma de válvulas de sopro, mas podem incluir qualquer tipo de válvula configurada para direcionar gás (por exemplo, hidrogênio ou deutério) de fora do eletrodo externo 104 para a região de aceleração 110. Conforme mostrado na Figura 1, as duas ou mais segundas válvulas 112 são posicionadas axialmente entre a primeira extremidade 122 do eletrodo externo 104 e a segunda extremidade 124 do eletrodo externo 104. Alternativamente, a duas ou mais segundas válvulas podem ser localizadas na segunda extremidade 124 ou na primeira extremidade 122. As duas ou mais segundas válvulas 112, em geral, serão dispostas ao redor do eletrodo externo 104. Conforme mostrado na Figura 1, a uma ou mais primeiras válvulas 106 são axialmente alinhadas com as duas ou mais segundas válvulas 112, mas outros exemplos são possíveis. As duas ou mais primeiras válvulas 112 podem ser operadas fornecendo-se as duas ou mais segundas válvulas 112 com uma tensão de controle, conforme descrito abaixo.
[052] A fonte de alimentação 114, em geral, tomará a forma de um banco de capacitor com capacidade de armazenar até 500 kJ ou até 3-4 MJ, por exemplo. Um terminal positivo da fonte de alimentação 114 pode ser acoplado ao eletrodo interno 102 ou alternativamente ao eletrodo externo 104.
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15/52 [053] O sistema de confinamento de plasma 100 inclui uma região de montagem 126 dentro do eletrodo externo 104 entre a primeira extremidade 118 do eletrodo interno 102 e a primeira extremidade 122 do eletrodo externo 104. O sistema de confinamento de plasma 100 é configurado para sustentar um plasma de Z-pinch dentro da região de montagem 126 conforme descrito abaixo.
[054] O sistema de confinamento de plasma 100 também inclui uma fonte de gás 130 (por exemplo, um tanque de gás pressurizado) e um ou mais primeiros reguladores 132 configurados para controlar o fluxo de gás da fonte de gás 130 através da respectiva uma ou mais primeiras válvulas 106. Conexões (por exemplo, tubulação) entre o um ou mais primeiros reguladores 132 e a uma ou mais primeiras válvulas 106 são omitidos na Figura 1 por clareza.
[055] O sistema de confinamento de plasma 100 também inclui dois ou mais segundos reguladores 134 configurados para controlar o fluxo de gás da fonte de gás 130 através das respectivas duas ou mais segundas válvulas 112. Conexões (por exemplo, tubulação) entre os um ou mais segundos reguladores 134 e as duas ou mais segundas válvulas 112 são omitidas na Figura 1 por clareza.
[056] O sistema de confinamento de plasma 100 também inclui um isolador 136 entre a segunda extremidade 124 do eletrodo externo 104 e o eletrodo interno 102 para manter
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16/52 isolamento elétrico entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104. O isolador 136 (por exemplo, um material de cerâmica), em geral, tem um corte transversal anular.
[057] O sistema de confinamento de plasma também inclui uma câmara de vácuo 138 (por exemplo, um recipiente de aço inoxidável) que circunda pelo menos parcialmente o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104, conforme mostrado na Figura 1.
[058] A Figura 2 é um diagrama em corte transversal esquemático de um sistema de confinamento de plasma 200. O sistema de confinamento de plasma 200 inclui um eletrodo interno 202, um eletrodo intermediário 203 que circunda substancialmente o eletrodo interno 202, e um eletrodo externo 204 que circunda substancialmente o eletrodo intermediário 203. O sistema de confinamento de plasma 200 também inclui uma ou mais primeiras válvulas 206 configuradas para direcionar gás de dentro do eletrodo interno 202 a uma região de aceleração 210 entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203. O sistema de confinamento de plasma 200 também inclui duas ou mais segundas válvulas 212 configuradas para direcionar gás de fora do eletrodo intermediário 203 para a região de aceleração 210. O sistema de confinamento de plasma 200 também inclui uma primeira fonte de alimentação 214 configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203
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17/52 e uma segunda fonte de alimentação 215 configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo externo 204.
[059] O eletrodo interno 202, em geral, toma a forma de uma carcaça eletricamente condutora (por exemplo, aço inoxidável) que tem um corpo substancialmente cilíndrico 216. O eletrodo interno 202 inclui uma primeira extremidade 218 (por exemplo, uma extremidade arredondada) e uma segunda extremidade oposta 220 (por exemplo, uma extremidade substancialmente circular). Mais especificamente, a primeira extremidade 218 pode ter um formato cônico com uma ponta arredondada. O eletrodo interno 202 é em geral similar ao eletrodo interno 102 discutido acima. 0 eletrodo interno 202 pode incluir um ou mais condutos ou canais (não mostrados) para rotear gás da uma ou mais primeiras válvulas 206 para a região de aceleração 210.
[060] O eletrodo externo 204 também toma a forma, em geral, de uma carcaça eletricamente condutora (por exemplo, aço inoxidável) que tem um corpo substancialmente cilíndrico 228. A primeira extremidade 222 do eletrodo externo 204 é substancialmente em formato de disco e a segunda extremidade 224 do eletrodo externo é substancialmente circular. O eletrodo externo 204 circunda muito do eletrodo interno 202 e muito do eletrodo intermediário 203. O eletrodo interno 202, o eletrodo
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intermediário 203, e o eletrodo externo 204 pode ser
concêntrico e têm simetria radial em relação ao mesmo eixo
geométrico.
[061] 0 eletrodo intermediário 203, em geral, toma
a forma de um condutor elétrico (por exemplo, aço inoxidável) que tem um corpo substancialmente cilíndrico 229. 0 eletrodo intermediário 203 inclui uma primeira extremidade 219 que é substancialmente circular e uma segunda extremidade 221 oposta que é substancialmente circular. 0 eletrodo intermediário 203 pode incluir um ou mais condutos ou canais (não mostrados) para rotear gás das duas ou mais segundas válvulas 212 para a região de aceleração 210.
[062] A primeira extremidade 218 do eletrodo interno 202 está entre a primeira extremidade 222 do eletrodo externo 204 e a segunda extremidade 224 do eletrodo externo 204. A primeira extremidade 219 do eletrodo intermediário
203 está entre a primeira extremidade 222 do eletrodo externo
204 e a segunda extremidade 224 do eletrodo externo 204.
[063] A uma ou mais primeiras válvulas 206 podem tomar a forma de válvulas de sopro, mas podem incluir qualquer tipo de válvula configurada para direcionar gás (por exemplo, hidrogênio ou deutério) de dentro do eletrodo interno 202 a uma região de aceleração 210 entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203. Conforme mostrado na Figura 2, a uma ou mais primeiras válvulas 206 são
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19/52 posicionadas axialmente entre a primeira extremidade 218 do eletrodo interno 202 e a segunda extremidade 220 do eletrodo interno 202. Alternativamente, a uma ou mais primeiras válvulas podem ser localizadas na primeira extremidade 218 ou na segunda extremidade 220 do eletrodo interno 202. Na Figura 2, a uma ou mais primeiras válvulas 206 são posicionadas dentro do eletrodo interno 202, mas outros exemplos são possíveis. A uma ou mais primeiras válvulas 206 podem ser operadas fornecendo-se a uma ou mais primeiras válvulas 206 com uma tensão de controle, conforme descrito abaixo.
[064] A região de aceleração 210 tem um corte transversal substancialmente anular definido pelos formatos do eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203.
[065] As duas ou mais segundas válvulas 212 podem tomar a forma de válvulas de sopro, mas podem incluir qualquer tipo de válvula configurada para direcionar gás (por exemplo, hidrogênio ou deutério) de fora do eletrodo intermediário 203 para a região de aceleração 210. Conforme mostrado na Figura 2, as duas ou mais segundas válvulas 212 são posicionadas na segunda extremidade 221 do eletrodo intermediário 203, mas outros exemplos são possíveis. As duas ou mais segundas válvulas 212 são dispostas fora do eletrodo externo 204 e fora do eletrodo intermediário 203, por exemplo. Em outros exemplos, as duas ou mais segundas
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20/52 válvulas poderíam ser localizadas dentro do eletrodo externo e fora do eletrodo intermediário. As duas ou mais segundas válvulas 212 são configuradas para direcionar gás entre o primeiro isolador 236 e o segundo isolador 237. As duas ou mais primeiras válvulas 212 podem ser operadas fornecendose as duas ou mais segundas válvulas 212 com uma tensão de controle, conforme descrito abaixo.
[066] A primeira fonte de alimentação 214 e a segunda fonte de alimentação 215 em geral, tomará a forma de respectivos bancos de capacitor com capacidade de armazenar até 100 a 200 kJ ou 3 a 4 MJ, por exemplo.
[067] O sistema de confinamento de plasma 200 inclui uma região de montagem 226 dentro do eletrodo externo 204 entre a primeira extremidade 218 do eletrodo interno 202 e a primeira extremidade 222 do eletrodo externo 204. O sistema de confinamento de plasma 200 é configurado para sustentar um plasma de Z-pinch dentro da região de montagem 226 conforme descrito abaixo.
[068] O sistema de confinamento de plasma 200 também inclui uma fonte de gás 230 (por exemplo, um tanque de gás pressurizado) e um ou mais primeiros reguladores 232 configurados para controlar o fluxo de gás da fonte de gás 230 através da respectiva uma ou mais primeiras válvulas 206. Conexões (por exemplo, tubulação) entre o um ou mais primeiros reguladores 232 e a uma ou mais primeiras válvulas
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206 são omitidos na Figura 2 por clareza.
[069] O sistema de confinamento de plasma 200 também inclui dois ou mais segundos reguladores 234 configurados para controlar o fluxo de gás da fonte de gás 230 através das respectivas duas ou mais segundas válvulas 212. Conexões (por exemplo, tubulação) entre os dois ou mais segundos reguladores 234 e as duas ou mais segundas válvulas 212 são omitidas na Figura 2 por clareza.
[070] O sistema de confinamento de plasma 200 também inclui um primeiro isolador 236 entre a segunda extremidade 224 do eletrodo externo 204 e o eletrodo intermediário 203. O primeiro isolador 236, em geral, tem um corte transversal anular.
[071] O sistema de confinamento de plasma 200 também inclui um segundo isolador 237 entre a segunda extremidade 221 do eletrodo intermediário 203 e o eletrodo interno 202. O segundo isolador 237, em geral, tem um corte transversal anular.
[072] O sistema de confinamento de plasma 200 também inclui uma câmara de vácuo 238 (por exemplo, um recipiente de aço) que circunda pelo menos parcialmente o eletrodo interno 202, o eletrodo intermediário 203, e o eletrodo externo 204, conforme mostrado na Figura 2.
[073] A Figura 3 é um diagrama em corte transversal esquemático de um sistema de confinamento de plasma 300. O
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22/52 sistema de confinamento de plasma 300 inclui um eletrodo interno 302, um eletrodo externo 304 que circunda substancialmente o eletrodo interno 302, e um eletrodo intermediário 303 que se volta para o eletrodo interno 302. O sistema de confinamento de plasma 300 também inclui uma ou mais primeiras válvulas 306 configuradas para direcionar gás de dentro do eletrodo interno 302 a uma região de aceleração 310 entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 e duas ou mais segundas válvulas 312 configuradas para direcionar gás de fora do eletrodo externo 304 para a região de aceleração 310. O sistema de confinamento de plasma 300 também inclui uma primeira fonte de alimentação 314 configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 e uma segunda fonte de alimentação 315 configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo intermediário 303.
[074] O eletrodo interno 302, em geral, toma a forma de uma carcaça eletricamente condutora (por exemplo, aço inoxidável) que tem um corpo substancialmente cilíndrico 316. O eletrodo interno 302 inclui uma primeira extremidade 318 (por exemplo, uma extremidade arredondada) e uma segunda extremidade oposta 320 (por exemplo, uma extremidade substancialmente circular). Mais especificamente, a primeira extremidade 318 pode ter um formato cônico com uma ponta arredondada. O eletrodo interno 302 é em geral similar ao
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23/52 eletrodo interno 102 e o eletrodo interno 202 discutido acima. O eletrodo interno 302 pode incluir um ou mais condutos ou canais (não marcados) para rotear gás da uma ou mais primeiras válvulas 306 para a região de aceleração 310.
[075] O eletrodo externo 304 também toma a forma, em geral, de uma carcaça eletricamente condutora (por exemplo, aço inoxidável) que tem um corpo substancialmente cilíndrico 328. A primeira extremidade 322 do eletrodo externo 304 é substancialmente circular e a segunda extremidade 324 do eletrodo externo é substancialmente circular. O eletrodo externo 304 circunda muito do eletrodo interno 302. O eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 pode ser concêntrico e têm simetria radial em relação ao mesmo eixo geométrico. A primeira extremidade 318 do eletrodo interno 302 está entre a primeira extremidade 322 do eletrodo externo 304 e a segunda extremidade 324 do eletrodo externo 304. O eletrodo externo 304 pode incluir um ou mais condutos ou canais (não mostrados) para rotear gás das duas ou mais segundas válvulas 312 para a região de aceleração 310.
[076] O eletrodo intermediário 303 também toma a forma, em geral, de um material eletricamente condutor (por exemplo, aço inoxidável) e é substancialmente em formato de disco.
[077] A uma ou mais primeiras válvulas 306 pode tomar a forma de válvulas de sopro, mas pode incluir
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24/52 qualquer tipo de válvula configurado para direcionar gás (por exemplo, hidrogênio ou deutério) de dentro do eletrodo interno 302 a uma região de aceleração 310 entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304. Conforme mostrado na Figura 3, a uma ou mais primeiras válvulas 306 são posicionadas axialmente entre a primeira extremidade 318 do eletrodo interno 302 e a segunda extremidade 320 do eletrodo interno 302. Alternativamente, a uma ou mais primeiras válvulas podem ser localizadas na primeira extremidade 318 ou na segunda extremidade 320 do eletrodo interno 302. Na Figura 3, a uma ou mais primeiras válvulas 306 são posicionadas dentro do eletrodo interno 302, mas outros exemplos são possíveis. A uma ou mais primeiras válvulas 306 podem ser operadas fornecendo-se a uma ou mais primeiras válvulas 306 com uma tensão de controle, conforme descrito abaixo.
[078] A região de aceleração 310 tem um corte transversal substancialmente anular definido pelos formatos do eletrodo interno 302 e do eletrodo externo 304.
[079] As duas ou mais segundas válvulas 312 podem tomar a forma de válvulas de sopro, mas podem incluir qualquer tipo de válvula configurada para direcionar gás (por exemplo, hidrogênio ou deutério) de fora do eletrodo externo 304 para a região de aceleração 310. Conforme mostrado na Figura 3, as duas ou mais segundas válvulas 312
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25/52 são posicionadas axialmente entre a primeira extremidade 322 do eletrodo externo 304 e a segunda extremidade 324 do eletrodo externo 304. Alternativamente, a duas ou mais segundas válvulas podem ser localizadas na segunda extremidade 324 ou na primeira extremidade 322. As duas ou mais segundas válvulas 312, em geral, serão dispostas ao redor (por exemplo, fora) do eletrodo externo 304. Conforme mostrado na Figura 3, a uma ou mais primeiras válvulas 306 são axialmente alinhadas com as duas ou mais segundas válvulas 312, mas outros exemplos são possíveis. As duas ou mais primeiras válvulas 312 podem ser operadas fornecendose as duas ou mais segundas válvulas 312 com uma tensão de controle, conforme descrito abaixo.
[080] A primeira fonte de alimentação 314 e a segunda fonte de alimentação 315 em geral, tomará a forma de respectivos bancos de capacitor com capacidade de armazenar até 100 a 200 kJ ou 3 a 4 MJ, por exemplo.
[081] O sistema de confinamento de plasma 300 inclui uma região de montagem 326 dentro do eletrodo externo 304 entre a primeira extremidade 318 do eletrodo interno 302 e do eletrodo intermediário 303. O sistema de confinamento de plasma 300 é configurado para sustentar um plasma de Z-pinch dentro da região de montagem 326 conforme descrito abaixo.
[082] O sistema de confinamento de plasma 300 também inclui uma fonte de gás 330 (por exemplo, um tanque de gás
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26/52 pressurizado) e um ou mais primeiros reguladores 332 configurados para controlar o fluxo de gás da fonte de gás 330 através da respectiva uma ou mais primeiras válvulas 306. Conexões (por exemplo, tubulação) entre o um ou mais primeiros reguladores 332 e a uma ou mais primeiras válvulas 306 são omitidos na Figura 3 por clareza.
[083] O sistema de confinamento de plasma 300 também inclui dois ou mais segundos reguladores 334 configurados para controlar o fluxo de gás da fonte de gás 330 através das respectivas duas ou mais segundas válvulas 312. Conexões (por exemplo, tubulação) entre os um ou mais segundos reguladores 334 e as duas ou mais segundas válvulas 312 são omitidas na Figura 3 por clareza.
[084] O sistema de confinamento de plasma 300 também inclui um primeiro isolador 336 (por exemplo, que tem um corte transversal anular) entre o eletrodo externo 304 e o eletrodo interno 302 para manter isolamento elétrico entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304.
[085] O sistema de confinamento de plasma 300 também inclui um segundo isolador 337 (por exemplo, que tem um corte transversal anular) entre a segunda extremidade 322 do eletrodo externo 304 e o eletrodo intermediário 303 para manter isolamento elétrico entre o eletrodo intermediário 303 e o eletrodo externo 304.
[086] O sistema de confinamento de plasma 300 também
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27/52 inclui uma câmara de vácuo 338 que circunda pelo menos parcialmente o eletrodo interno 302, o eletrodo intermediário 303, e/ou o eletrodo externo 304.
[087] A Figura 4 é um diagrama de blocos de um método 400 para operar um sistema de confinamento de plasma (por exemplo, o sistema de confinamento de plasma 100). As Figuras 1, 5A a 5F, 6, e 7 vistas em conjunto ilustram alguns dos aspectos do método 400 conforme descrito abaixo. As Figuras 5A a 5F incluem diagramas simplificados de porções do sistema de confinamento de plasma 100 assim como a funcionalidade retratada do sistema de confinamento de plasma 100.
[088] No bloco 402, o método 400 inclui direcionar gás, por meio de uma ou mais primeiras válvulas, de dentro de um eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo interno.
[089] Por exemplo, a uma ou mais primeiras válvulas 106 pode direcionar gás 412 (consultar as Figuras 5A e 5B), de dentro do eletrodo interno 102 para a região de aceleração 110 entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104 que circunda substancialmente o eletrodo interno 102. A Figura 5A mostra uma quantidade inicial do gás 412 que entra na região de aceleração 110 e a Figura 5B mostra uma quantidade inicial do gás 412 que entra na região de
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28/52 aceleração 110.
[090] A Figura 6 retrata alguns outros recursos possíveis do método 400. As tensões, formas de onda, e tempos retratados na Figura 6 não são necessariamente mostrados em escala. Em algumas modalidades, direcionar o gás 412 por meio da uma ou mais primeiras válvulas 106 inclui fornecer (por meio de uma fonte de alimentação tal como um banco de capacitor que não é mostrado) uma tensão de primeira válvula 420 a uma ou mais primeiras válvulas 106 (por exemplo, para controlar terminais da uma ou mais primeiras válvulas 106) seguido pelo fornecimento de uma tensão de segunda válvula 422 (por exemplo, por meio de uma fonte de alimentação de CC) a uma ou mais primeiras válvulas 106.
[091] Nesse contexto, a tensão de primeira válvula 420 está, em geral, dentro de uma faixa de 270 a 330 volts, dentro de uma faixa de 290 a 310 volts, ou dentro de uma faixa de 295 a 305 volts. As tensões citadas no presente documento são, em geral, tensões de CC a menos que especificado de outro modo. A tensão de primeira válvula 420 pode ser fornecida por uma duração 424 dentro de uma faixa de 90 a 110 ps, dentro de uma faixa de 95 a 105 ps, ou dentro de uma faixa de 98 a 102 ps. Deve-se observar que as respectivas formas de onda da tensão de primeira válvula 420 e a tensão de segunda válvula 422, em prática, não tomará a forma de ondas quadradas, mas, em geral terá uma forma de
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29/52 onda de transição mais suaves entre a tensão de primeira válvula 420 e a tensão de segunda válvula 422 característica de um circuito de RLC.
[092] A tensão de segunda válvula 422 pode estar dentro de uma faixa de 13,5 a 16,5 volts, dentro de uma faixa de 14 a 16 volts, ou dentro de uma faixa de 14,5 a 15,5 volts. Por exemplo, a tensão de segunda válvula 422 pode ser fornecida por uma duração 426 dentro de uma faixa de 0,5 a 5 ms, dentro de uma faixa de 0,65 a 3,5 ms, ou dentro de uma faixa de 0,75 a 2 ms. Tipicamente, a tensão de primeira válvula 420 é maior do que a tensão de segunda válvula 422 e a tensão de segunda válvula 422 é fornecida imediatamente depois de fornecer a tensão de primeira válvula 420.
[093] Após a operação da uma ou mais primeiras válvulas 106, uma pressão de gás 428 (consultar a Figura 7) adjacente a uma ou mais primeiras válvulas 106 pode estar dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) (por exemplo, 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr)) antes da tensão 414 (consultar a Figura 6) entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104 que é aplicada por meio da fonte de alimentação 114.
[094] Direcionar gás 412 por meio da uma ou mais primeiras válvulas 106 pode incluir abrir a uma ou mais primeiras válvulas 106 por uma duração dentro de uma faixa de 1,1 a 2 milissegundos (ms) ou dentro de uma faixa de 1,3
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30/52 a 1,5 ms. Adicionalmente, direcionar o gás 412 por meio da uma ou mais primeiras válvulas 106 pode incluir abrir a uma ou mais primeiras válvulas 106 1,0 a 1,6 ms ou 1,3 a 1,5 ms antes de aplicar a tensão 414 entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104 por meio da fonte de alimentação 114 .
[095] No bloco 404, o método 400 inclui direcionar gás, por meio de duas ou mais segundas válvulas, de fora do eletrodo externo para a região de aceleração. Por exemplo, as duas ou mais segundas válvulas 112 pode direcionar uma porção do gás 412 à região de aceleração 110 conforme mostrado nas Figuras 5A e 5B.
[096] Em algumas modalidades, direcionar o gás 412 por meio das duas ou mais segundas válvulas 112 inclui fornecer (por meio de uma fonte de alimentação tal como um banco de capacitor que não é mostrado) uma tensão de terceira válvula 430 (consultar a Figura 6) as duas ou mais segundas válvulas 112 (por exemplo, para controlar terminais das duas ou mais segundas válvulas 112) seguido pelo fornecimento de uma tensão de quarta válvula 432 (por exemplo, por meio de uma fonte de alimentação de CC) as duas ou mais segundas válvulas 112.
[097] Nesse contexto, a tensão de terceira válvula 430 está, em geral, dentro de uma faixa de 270 a 330 volts, dentro de uma faixa de 290 a 310 volts, ou dentro de uma
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31/52 faixa de 295 a 305 volts. A tensão de terceira válvula 430 pode ser fornecida por uma duração 434 dentro de uma faixa de 90 a 110 ps, dentro de uma faixa de 95 a 105 ps, ou dentro de uma faixa de 98 a 102 ps. Deve-se observar que as respectivas formas de onda da tensão de terceira válvula 430 e a tensão de quarta válvula 432 em prática, não tomarão a forma de ondas quadradas, mas terão, em geral, uma forma de onda de transição mais suaves entre a tensão de terceira válvula 430 e a tensão de quarta válvula 432 característica de um circuito de RLC.
[098] A tensão de quarta válvula 432 está, em geral, dentro de uma faixa de 13,5 a 16,5 volts, dentro de uma faixa de 14 a 16 volts, ou dentro de uma faixa de 14,5 a 15,5 volts. A tensão de quarta válvula 432 pode ser fornecida por uma duração 436 dentro de uma faixa de 0,5 a 5 ms, dentro de uma faixa de 0,65 a 3,5 ms, ou dentro de uma faixa de 0,75 a 2 ms. A tensão de terceira válvula 430 é tipicamente maior do que a tensão de quarta válvula 432. A tensão de quarta válvula 432 é, em geral, fornecida imediatamente depois de fornecer a tensão de terceira válvula 430.
[099] Após a operação das duas ou mais segundas válvulas 112, uma pressão de gás 438 (consultar a Figura 7) adjacente às duas ou mais segundas válvulas 112 pode estar dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) (por exemplo, 726 a 740 kPa (5.450 a 5.550 Torr)) antes da
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32/52 tensão 414 entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104 que é aplicada por meio da fonte de alimentação 114.
[100] Direcionar o gás 412 por meio das duas ou mais segundas válvulas 112 pode incluir abrir as duas ou mais segundas válvulas 112 por uma duração dentro de uma faixa de 0,75 a 1 milissegundos (ms) ou dentro de uma faixa de 0,8 a 0,95 ms .
[101] Adicionalmente, direcionar o gás 412 por meio das duas ou mais segundas válvulas 112 pode incluir abrir as duas ou mais segundas válvulas 112 0,6 a 1,2 ms ou 0,7 a 0,9 ms antes de aplicar a tensão 414 entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104 por meio da fonte de alimentação 114 .
[102] Após a operação da uma ou mais primeiras válvulas 106 e as duas ou mais segundas válvulas 112, uma pressão de gás 440 (consultar a Figura 7) dentro da região de aceleração 110 pode estar dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) (por exemplo, 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr)) antes da tensão 414 entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104 que é aplicada por meio da fonte de alimentação 114. A pressão de gás dentro da região de aceleração, em geral, diminuirá com a distância crescente do ponto de inserção de gás e com a passagem de tempo depois que gás não é mais introduzido para a região de aceleração.
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33/52 [103] No bloco 406, o método 400 inclui aplicar, por meio de uma fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado em um plasma que tem um corte transversal substancialmente anular, sendo que o plasma flui axialmente dentro da região de aceleração a uma primeira extremidade do eletrodo interno e uma primeira extremidade do eletrodo externo e, em seguida, estabelecer um plasma de Z-pinch que flui entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a primeira extremidade do eletrodo interno.
[104] Por exemplo, a fonte de alimentação 114 deve aplicar a tensão 414 entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado 412 em um plasma 416 (consultar as Figuras 5C e 5D) que tem um corte transversal substancialmente anular. Devido ao campo magnético gerado por sua própria corrente, o plasma 416 pode fluir axialmente dentro da região de aceleração 110 à primeira extremidade 118 do eletrodo interno 102 e a primeira extremidade 122 do eletrodo externo 104 conforme mostrado nas Figuras 5C e 5D. Quando o plasma 416 se move além da região de aceleração 110, um plasma de Z-pinch 418 (consultar as Figuras 5E-F) é estabelecido e flui entre a primeira extremidade 122 do eletrodo externo 104 e a primeira extremidade 118 do eletrodo interno 102.
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34/52 [105] 0 plasma de Z-pinch 418 em geral flui na região de montagem 126 dentro do eletrodo externo 104 entre a primeira extremidade 118 do eletrodo interno 102 e a primeira extremidade 122 do eletrodo externo 104.
[106] A tensão 414 aplicada pela fonte de alimentação 114 entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104 pode estar dentro de uma faixa de 2 kV a 30 kV. A tensão 414 pode ser aplicada por uma duração 442 (consultar a Figura 6) dentro de uma faixa de 50 a 400 ps.
[107] A tensão 414 aplicada entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo externo 104 pode resultar em um campo elétrico radial dentro da região de aceleração 110 dentro de uma faixa de 30 kV/m a 500 kV/m.
[108] O plasma de Z-pinch 418 pode exibir fluxo axial cisalhado e têm um raio entre 0,1 mm e 5 mm, uma temperatura de ion entre 900 e 2.000 eV, uma temperatura de elétron maior do que 500 eV, uma densidade de número de ions maior do que IxlO23 ions/m3 ou uma densidade de número de elétrons de mais do que IxlO23 elétrons/m3, um campo magnético acima de 8 T, e/ou pode ser estável por pelo menos 10 ps.
[109] A Figura 8 é um diagrama de blocos de um método 800 para operar um sistema de confinamento de plasma (por exemplo, o sistema de confinamento de plasma 200). As Figuras 2, 9A a 9F, 10, e 11 vistas em conjunto ilustram alguns dos aspectos do método 800 conforme descrito abaixo.
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As Figuras 9A a 9F incluem diagramas simplificados de porções do sistema de confinamento de plasma 200 assim como funcionalidade retratada do sistema de confinamento de plasma 200.
[110] No bloco 802, o método 800 inclui direcionar gás, por meio de uma ou mais primeiras válvulas, de dentro de um eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e um eletrodo intermediário que circunda substancialmente o eletrodo interno.
[111] Por exemplo, a uma ou mais primeiras válvulas 206 podem direcionar gás 812 de dentro do eletrodo interno 202 a uma região de aceleração 210 entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203 que circunda substancialmente o eletrodo interno 202. A Figura 9A mostra uma quantidade inicial do gás 812 que entra na região de aceleração 210 e a Figura 9B mostra uma quantidade inicial do gás 812 que entra na região de aceleração 210.
[112] A Figura 10 retrata alguns outros recursos possíveis do método 800. As tensões, formas de onda, e tempos retratados na Figura 10 não são necessariamente mostrados em escala. Em algumas modalidades, direcionar o gás 812 por meio da uma ou mais primeiras válvulas 206 inclui fornecer (por meio de uma fonte de alimentação tal como um banco de capacitor que não é mostrado) uma tensão de primeira válvula 820 a uma ou mais primeiras válvulas 206 (por exemplo, para
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36/52 controlar terminais da uma ou mais primeiras válvulas 206) seguido pelo fornecimento de uma tensão de segunda válvula 822 (por exemplo, por meio de uma fonte de alimentação de CC) a uma ou mais primeiras válvulas 206.
[113] Nesse contexto, a tensão de primeira válvula 820 está, em geral, dentro de uma faixa de 270 a 330 volts, dentro de uma faixa de 290 a 310 volts, ou dentro de uma faixa de 295 a 305 volts. As tensões citadas no presente documento são tensões de CC a menos que especificado de outro modo. A tensão de primeira válvula 820 pode ser fornecida por uma duração 824 dentro de uma faixa de 90 a 110 ps, dentro de uma faixa de 95 a 105 ps, ou dentro de uma faixa de 98 a 102 ps. Deve-se observar que as respectivas formas de onda da tensão de primeira válvula 820 e a tensão de segunda válvula 822, em prática, não tomará a forma de ondas quadradas, mas, em geral terá uma forma de onda de transição mais suaves entre a tensão de primeira válvula 820 e a tensão de segunda válvula 822 característica de um circuito de RLC.
[114] A tensão de segunda válvula 822 pode estar dentro de uma faixa de 13,5 a 16,5 volts, dentro de uma faixa de 14 a 16 volts, ou dentro de uma faixa de 14,5 a 15,5 volts. Por exemplo, a tensão de segunda válvula 822 pode ser fornecida por uma duração 826 dentro de uma faixa de 0,5 a 5 ms, dentro de uma faixa de 0,65 a 3,5 ms, ou dentro de uma faixa de 0,75 a 2 ms. Tipicamente, a tensão de primeira
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37/52 válvula 820 é maior do que a tensão de segunda válvula 822 e a tensão de segunda válvula 822 é fornecida imediatamente depois de fornecer a tensão de primeira válvula 820.
[115] Após a operação da uma ou mais primeiras válvulas 206, uma pressão de gás 828 (consultar a Figura 11) adjacente à uma ou mais primeiras válvulas 206 podem estar dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) (por exemplo, 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr)) antes da tensão 814 (consultar a Figura 10) entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203 que é aplicada por meio da fonte de alimentação 214.
[116] Direcionar gás 812 por meio da uma ou mais primeiras válvulas 206 pode incluir abrir a uma ou mais primeiras válvulas 206 por uma duração dentro de uma faixa de 1,1 a 2 milissegundos (ms) ou dentro de uma faixa de 1,3 a 1,5 ms. Adicionalmente, direcionar o gás 812 por meio da uma ou mais primeiras válvulas 206 pode incluir abrir a uma ou mais primeiras válvulas 206 1,0 a 1,6 ms ou 1,3 a 1,5 ms antes de aplicar a tensão 814 entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203 por meio da fonte de alimentação 214.
[117] No bloco 804, o método 800 inclui direcionar gás, por meio de duas ou mais segundas válvulas, de fora do eletrodo intermediário para a região de aceleração. Por exemplo, as duas ou mais segundas válvulas 212 pode
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38/52 direcionar uma porção do gás 812 à região de aceleração 210 conforme mostrado nas Figuras 9A-B.
[118] Em algumas modalidades, direcionar o gás 812 por meio das duas ou mais segundas válvulas 212 inclui fornecer (por meio de uma fonte de alimentação tal como um banco de capacitor que não é mostrado) uma tensão de terceira válvula 830 as duas ou mais segundas válvulas 212 (por exemplo, para controlar terminais das duas ou mais segundas válvulas 212) seguido pelo fornecimento de uma tensão de quarta válvula 832 (por exemplo, por meio de uma fonte de alimentação de CC) as duas ou mais segundas válvulas 212.
[119] Nesse contexto, a tensão de terceira válvula 830 está, em geral, dentro de uma faixa de 270 a 330 volts, dentro de uma faixa de 290 a 310 volts, ou dentro de uma faixa de 295 a 305 volts. A tensão de terceira válvula 830 pode ser fornecida por uma duração 834 dentro de uma faixa de 90 a 110 ps, dentro de uma faixa de 95 a 105 ps, ou dentro de uma faixa de 98 a 102 ps. Deve-se observar que as respectivas formas de onda da tensão de terceira válvula 830 e a tensão de quarta válvula 832 em prática, não tomarão a forma de ondas quadradas, mas terão, em geral, uma forma de onda de transição mais suaves entre a tensão de terceira válvula 830 e a tensão de quarta válvula 832 característica de um circuito de RLC.
[120] A tensão de quarta válvula 832 está, em geral,
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39/52 dentro de uma faixa de 13,5 a 16,5 volts, dentro de uma faixa de 14 a 16 volts, ou dentro de uma faixa de 14,5 a 15,5 volts. A tensão de quarta válvula 832 pode ser fornecida por uma duração 836 dentro de uma faixa de 0,5 a 5 ms, dentro de uma faixa de 0,65 a 3,5 ms, ou dentro de uma faixa de 0,75 a 2 ms. A tensão de terceira válvula 830 é tipicamente maior do que a tensão de quarta válvula 832. A tensão de quarta válvula 832 é, em geral, fornecida imediatamente depois de fornecer a tensão de terceira válvula 830.
[121] Após a operação das duas ou mais segundas válvulas 212, uma pressão de gás 838 (consultar a Figura 11) adjacente às duas ou mais segundas válvulas 212 podem estar dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) (por exemplo, 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr)) antes da tensão 814 entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203 que é aplicada por meio da fonte de alimentação 214.
[122] Direcionar o gás 812 por meio das duas ou mais segundas válvulas 212 pode incluir abrir as duas ou mais segundas válvulas 212 por uma duração dentro de uma faixa de 0,75 a 1 milissegundos (ms) ou dentro de uma faixa de 0,8 a 0,95 ms .
[123] Adicionalmente, direcionar o gás 812 por meio das duas ou mais segundas válvulas 212 pode incluir abrir as duas ou mais segundas válvulas 212 0,6 a 1,2 ms ou 0,7 a 0,9
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40/52 ms antes de aplicar a tensão 814 entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203 por meio da fonte de alimentação 214.
[124] Após a operação da uma ou mais primeiras válvulas 206 e as duas ou mais segundas válvulas 212, uma pressão de gás 840 (consultar a Figura 11) dentro da região de aceleração 210 pode estar dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) (por exemplo, 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr)) antes da tensão 814 entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo intermediário 203 que é aplicada por meio da fonte de alimentação 214. A pressão de gás dentro da região de aceleração, em geral, diminuirá com a distância crescente do ponto de inserção de gás e com a passagem de tempo depois que gás não é mais introduzido para a região de aceleração.
[125] No bloco 806, o método 800 inclui aplicar, por meio de uma primeira fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado em um plasma que tem um corte transversal substancialmente anular, sendo que o plasma flui axialmente dentro da região de aceleração a uma primeira extremidade do eletrodo interno e uma primeira extremidade do eletrodo externo.
[126] Por exemplo, a primeira fonte de alimentação 214 pode aplicar a tensão 814 (consultar a Figura 10) entre
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41/52 o eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado 812 em um plasma 816 (consultar as Figuras 9C-D) que tem um corte transversal substancialmente anular. Devido ao campo magnético gerado por sua própria corrente, o plasma 816 pode fluir axialmente dentro da região de aceleração 210 à primeira extremidade 218 do eletrodo interno 202 e a primeira
extremidade 222 do eletrodo externo 204 conforme mostrado
nas Figuras 9C-D.
[127] A tensão 814 aplicada pela fonte de
alimentação 214 entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo
intermediário 203 pode estar dentro de uma faixa de 2 kV a 30 kV. A tensão 814 pode ser aplicada por uma duração 842 (consultar a Figura 10) dentro de uma faixa de 50 a 400 ps.
[128] A tensão 814 aplicada entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203 pode resultar em um campo elétrico radial dentro da região de aceleração 210 dentro de uma faixa de 30 kV/m a 500 kV/m.
[129] No bloco 808, o método 800 inclui aplicar, por meio de uma segunda fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo para estabelecer um plasma de Z-pinch que flui entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a primeira extremidade do eletrodo interno.
[130] Por exemplo, a segunda fonte de alimentação
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215 pode aplicar uma tensão 815 (consultar a Figura 10) entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo externo 204 para estabelecer um plasma de Z-pinch 818 (consultar as Figuras 9E-F) que flui entre a primeira extremidade 222 do eletrodo externo 204 e a primeira extremidade 218 do eletrodo interno 202. Quando o plasma 816 se move além da região de aceleração 210, o plasma de Z-pinch 818 é estabelecido na região de montagem 226 dentro do eletrodo externo 204 entre a primeira extremidade 218 do eletrodo interno 202 e a primeira extremidade 222 do eletrodo externo 204.
[131] Deve-se observar que os blocos 806 e 808 também devem ser implantados por outros meios de controlar (a) a tensão entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203 e (b) a tensão entre o eletrodo intermediário 203 e o eletrodo externo 204, conforme um especialista no assunto na técnica reconhecerá. Por exemplo, uma fonte de alimentação deve fornecer uma tensão entre o eletrodo intermediário 203 e o eletrodo externo 204, em vez de entre o eletrodo interno e o eletrodo externo.
[132] Aplicar a tensão entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo externo 204 deve incluir começar a aplicar a tensão entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo externo 204 17 a 27 ps ou 19 a 22 ps depois de começar a aplicar a tensão entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo intermediário 203.
[133] A tensão 815 aplicada pela fonte de
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43/52 alimentação 215 entre o eletrodo interno 202 e o eletrodo externo 204 está, em geral, dentro de uma faixa de 2 kV a 30 kV. A tensão 815 pode ser aplicada por uma duração 844 dentro de uma faixa de 50 a 400 ps.
[134] O plasma de Z-pinch 818 pode exibir fluxo axial cisalhado e têm um raio entre 0,1 mm e 5 mm, uma temperatura de ion entre 900 e 2.000 eV, uma temperatura de elétron maior do que 500 eV, uma densidade de número de ions maior do que IxlO23 ions/m3 ou uma densidade de número de elétrons de mais do que IxlO23 elétrons/m3, um campo magnético acima de 8 T, e/ou pode ser estável por pelo menos 10 ps.
[135] A Figura 12 é um diagrama de blocos de um método 900 para operar um sistema de confinamento de plasma (por exemplo, o sistema de confinamento de plasma 300). As Figuras 3, 13A a 13F, 14, e 15 vistas em conjunto ilustram alguns dos aspectos do método 900 conforme descrito abaixo. As Figuras 13A a 13F incluem diagramas simplificados de porções do sistema de confinamento de plasma 300 assim como funcionalidade retratada do sistema de confinamento de plasma 300.
[136] No bloco 902, o método 900 inclui direcionar gás, por meio de uma ou mais primeiras válvulas, de dentro de um eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo interno.
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44/52 [137] Por exemplo, a uma ou mais primeiras válvulas 306 pode direcionar gás 912 (consultar as Figuras 13A e 13B) , de dentro do eletrodo interno 302 para a região de aceleração 310 entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 que circunda substancialmente o eletrodo interno 302. A Figura 13A mostra uma quantidade inicial do gás 912 que entra na região de aceleração 310 e a Figura 13B mostra uma quantidade inicial do gás 912 que entra na região de aceleração 310.
[138] A Figura 14 retrata alguns outros recursos possíveis do método 900. As tensões, formas de onda, e tempos retratados na Figura 14 não são necessariamente mostrados em escala. Em algumas modalidades, direcionar o gás 912 por meio da uma ou mais primeiras válvulas 306 inclui fornecer (por meio de uma fonte de alimentação tal como um banco de capacitor que não é mostrado) uma tensão de primeira válvula 920 a uma ou mais primeiras válvulas 306 (por exemplo, para controlar terminais da uma ou mais primeiras válvulas 306) seguido pelo fornecimento de uma tensão de segunda válvula 922 (e.g., por meio de uma fonte de alimentação de CC) a uma ou mais primeiras válvulas 306.
[139] Nesse contexto, a tensão de primeira válvula 920 está, em geral, dentro de uma faixa de 270 a 330 volts, dentro de uma faixa de 290 a 310 volts, ou dentro de uma faixa de 295 a 305 volts. As tensões citadas no presente
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45/52 documento são, em geral, tensões de CC a menos que especificado de outro modo. A tensão de primeira válvula 920 pode ser fornecida por uma duração 924 dentro de uma faixa de 90 a 110 ps, dentro de uma faixa de 95 a 105 ps, ou dentro de uma faixa de 98 a 102 ps. Deve-se observar que as respectivas formas de onda da tensão de primeira válvula 920 e a tensão de segunda válvula 922, em prática, não tomará a forma de ondas quadradas, mas, em geral terá uma forma de onda de transição mais suaves entre a tensão de primeira válvula 920 e a tensão de segunda válvula 922 característica de um circuito de RLC.
[140] A tensão de segunda válvula 922 pode estar dentro de uma faixa de 13,5 a 16,5 volts, dentro de uma faixa de 14 a 16 volts, ou dentro de uma faixa de 14,5 a 15,5 volts. Por exemplo, a tensão de segunda válvula 922 pode ser fornecida por uma duração 926 dentro de uma faixa de 0,5 a 5 ms, dentro de uma faixa de 0,65 a 3,5 ms, ou dentro de uma faixa de 0,75 a 2 ms. Tipicamente, a tensão de primeira válvula 920 é maior do que a tensão de segunda válvula 922 e a tensão de segunda válvula 922 é fornecida imediatamente depois de fornecer a tensão de primeira válvula 920.
[141] Após a operação da uma ou mais primeiras válvulas 306, uma pressão de gás 928 (consultar a Figura 15) adjacente a uma ou mais primeiras válvulas 306 pode estar dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr)
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46/52 (por exemplo, 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr)) antes da tensão 914 (consultar a Figura 14) entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 que é aplicada por meio da fonte de alimentação 314.
[142] Direcionar gás 912 por meio da uma ou mais primeiras válvulas 306 pode incluir abrir a uma ou mais primeiras válvulas 306 por uma duração dentro de uma faixa de 1,1 a 2 milissegundos (ms) ou dentro de uma faixa de 1,3 a 1,5 ms. Adicionalmente, direcionar o gás 912 por meio da uma ou mais primeiras válvulas 306 pode incluir abrir a uma ou mais primeiras válvulas 306 1,0 a 1,6 ms ou 1,3 a 1,5 ms antes de aplicar a tensão 914 entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 por meio da fonte de alimentação 314 .
[143] No bloco 904, o método 900 inclui direcionar gás, por meio de duas ou mais segundas válvulas, de fora do eletrodo externo para a região de aceleração. Por exemplo, as duas ou mais segundas válvulas 312 pode direcionar uma porção do gás 912 à região de aceleração 310 conforme mostrado nas Figuras 13A-B.
[144] Em algumas modalidades, direcionar o gás 912 por meio das duas ou mais segundas válvulas 312 inclui fornecer (por meio de uma fonte de alimentação tal como um capacitor que não é mostrado) uma tensão de terceira válvula 930 (consultar a Figura 14) as duas ou mais segundas válvulas
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312 (por exemplo, para controlar terminais das duas ou mais segundas válvulas 312) seguido pelo fornecimento de uma tensão de quarta válvula 932 (por exemplo, por meio de uma fonte de alimentação de CC) as duas ou mais segundas válvulas 312 .
[145] Nesse contexto, a tensão de terceira válvula 930 está, em geral, dentro de uma faixa de 270 a 330 volts, dentro de uma faixa de 290 a 310 volts, ou dentro de uma faixa de 295 a 305 volts. A tensão de terceira válvula 930 pode ser fornecida por uma duração 934 dentro de uma faixa de 90 a 110 ps, dentro de uma faixa de 95 a 105 ps, ou dentro de uma faixa de 98 a 102 ps. Deve-se observar que as respectivas formas de onda da tensão de terceira válvula 930 e a tensão de quarta válvula 932 em prática, não tomarão a forma de ondas quadradas, mas terão, em geral, uma forma de onda de transição mais suaves entre a tensão de terceira válvula 930 e a tensão de quarta válvula 932 característica de um circuito de RLC.
[146] A tensão de quarta válvula 932 está, em geral, dentro de uma faixa de 13,5 a 16,5 volts, dentro de uma faixa de 14 a 16 volts, ou dentro de uma faixa de 14,5 a 15,5 volts. A tensão de quarta válvula 932 pode ser fornecida por uma duração 936 dentro de uma faixa de 0,5 a 5 ms, dentro de uma faixa de 0,65 a 3,5 ms, ou dentro de uma faixa de 0,75 a 2 ms. A tensão de terceira válvula 930 é tipicamente maior
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48/52 do que a tensão de quarta válvula 932. A tensão de quarta válvula 932 é, em geral, fornecida imediatamente depois de fornecer a tensão de terceira válvula 930.
[147] Após a operação das duas ou mais segundas válvulas 312, uma pressão de gás 938 (consultar a Figura 15) adjacente às duas ou mais segundas válvulas 312 pode estar dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) (por exemplo, 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr)) antes da tensão 914 entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 que é aplicada por meio da fonte de alimentação 314.
[148] Direcionar o gás 912 por meio das duas ou mais segundas válvulas 312 pode incluir abrir as duas ou mais segundas válvulas 312 por uma duração dentro de uma faixa de 0,75 a 1 milissegundos (ms) ou dentro de uma faixa de 0,8 a 0,95 ms .
[149] Adicionalmente, direcionar o gás 912 por meio das duas ou mais segundas válvulas 312 pode incluir abrir as duas ou mais segundas válvulas 312 0,6 a 1,2 ms ou 0,7 a 0,9 ms antes de aplicar a tensão 914 entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 por meio da fonte de alimentação 314 .
[150] Após a operação da uma ou mais primeiras válvulas 306 e as duas ou mais segundas válvulas 312, uma pressão de gás 940 (consultar a Figura 15) dentro da região de aceleração 310 pode estar dentro de uma faixa de 133 a
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773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) (por exemplo, 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr)) antes da tensão 914 entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 que é aplicada por meio da fonte de alimentação 314. A pressão de gás dentro da região de aceleração, em geral, diminuirá com a distância crescente do ponto de inserção de gás e com a passagem de tempo depois que gás não é mais introduzido para a região de aceleração.
[151] No bloco 906, o método 900 inclui aplicar, por meio de uma primeira fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado em um plasma que tem um corte transversal substancialmente anular, sendo que o plasma flui axialmente dentro da região de aceleração a uma primeira extremidade do eletrodo interno e uma primeira extremidade do eletrodo externo.
[152] Por exemplo, a fonte de alimentação 314 deve aplicar a tensão 914 entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado 912 em um plasma 916 (consultar as Figuras 13C-D) que tem um corte transversal substancialmente anular. Devido ao campo magnético gerado por sua própria corrente, o plasma 916 pode fluir axialmente dentro da região de aceleração 310 à primeira extremidade 318 do eletrodo interno 102 e a primeira extremidade 322 do eletrodo externo 304
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50/52 conforme mostrado nas Figuras 13C-D.
[153] A tensão 914 aplicada pela fonte de alimentação 314 entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 pode estar dentro de uma faixa de 2 kV a 30 kV. A tensão 914 pode ser aplicada por uma duração 942 (consultar a Figura 14) dentro de uma faixa de 50 a 400 ps.
[154] A tensão 914 aplicada entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 pode resultar em um campo elétrico radial dentro da região de aceleração 310 dentro de uma faixa de 30 kV/m a 500 kV/m.
[155] No bloco 908, o método 900 inclui aplicar, por meio de uma segunda fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e um eletrodo intermediário para estabelecer um plasma de Z-pinch que flui entre o eletrodo intermediário e a primeira extremidade do eletrodo interno. Nesse contexto, o eletrodo intermediário é posicionado em uma primeira extremidade do eletrodo externo.
[156] Por exemplo, a fonte de alimentação 315 deve aplicar uma tensão 915 entre o eletrodo interno 302 e um eletrodo intermediário 303 para estabelecer um plasma de Zpinch 918 que flui entre o eletrodo intermediário 303 e a primeira extremidade 318 do eletrodo interno 302. O plasma de Z-pinch 918 é estabelecido quando o plasma 916 se move além da região de aceleração 310. O plasma de Z-pinch 918 flui na região de montagem 326 dentro do eletrodo externo
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304 entre a primeira extremidade 318 do eletrodo interno 302 e o eletrodo intermediário 303.
[157] Aplicar a tensão entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo intermediário 303 deve incluir começar a aplicar a tensão entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo intermediário 303 17 a 27 ps ou 19 a 22 ps depois de começar a aplicar a tensão entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 .
[158] Deve-se observar que os blocos 906 e 908 também devem ser implantados por outro meio de controlar (a) a tensão entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo externo 304 e (b) a tensão entre o eletrodo interno 302 e o eletrodo intermediário 303, conforme um especialista no assunto na técnica reconhecerá. Por exemplo, uma fonte de alimentação deve fornecer uma tensão entre o eletrodo intermediário 303 e o eletrodo externo 304, em vez de entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário. A tensão 915 aplicada pela fonte de alimentação 315 entre o eletrodo interno 102 e o eletrodo intermediário 303 pode estar dentro de uma faixa de 2 kV a 30 kV. A tensão 915 pode ser aplicada por uma duração 942 (consultar a Figura 14) dentro de uma faixa de 50 a 400 ps.
[159] O plasma de Z-pinch 918 pode exibir fluxo axial cisalhado e têm um raio entre 0,1 mm e 5 mm, uma temperatura de ion entre 900 e 2.000 eV, uma temperatura de elétron maior do que 500 eV, uma densidade de número de ions
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52/52 maior do que IxlO23 íons/m3 ou uma densidade de número de elétrons de mais do que IxlO23 elétrons/m3, um campo magnético acima de 8 T, e/ou pode ser estável por pelo menos 10 ps.
[160] Embora vários aspectos exemplificativos e modalidades exemplificativas tenham sido revelados no presente documento, outros aspectos e modalidades serão evidentes aos especialistas no assunto na técnica. Os vários aspectos exemplificativos e modalidades exemplificativas revelados no presente documento são para fins de ilustração e não se destinam a serem limitadores, com o verdadeiro escopo e espírito sendo indicados pelas reivindicações a seguir.

Claims (47)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema de confinamento de plasma caracterizado pelo fato de que compreende:
    um eletrodo interno;
    um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo interno;
    uma ou mais primeiras válvulas configuradas para direcionar gás de dentro do eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e o eletrodo externo;
    duas ou mais segundas válvulas configuradas para direcionar gás de fora do eletrodo externo para a região de aceleração; e uma fonte de alimentação configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo.
  2. 2. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a região de aceleração tem um corte transversal substancialmente anular.
  3. 3. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o eletrodo interno compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
  4. 4. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o eletrodo interno compreende uma primeira extremidade e uma segunda extremidade oposta, e o eletrodo
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    2/47 externo compreende uma primeira extremidade e uma segunda extremidade oposta, sendo que a primeira extremidade do eletrodo interno está entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a segunda extremidade do eletrodo externo.
  5. 5. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma região de montagem dentro do eletrodo externo entre a primeira extremidade do eletrodo interno e a primeira extremidade do eletrodo externo.
  6. 6. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo interno é arredondada.
  7. 7. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do eletrodo interno é substancialmente circular.
  8. 8. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o eletrodo externo compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
  9. 9. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 8, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo externo é
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    3/47 substancialmente em formato de disco.
  10. 10. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 9, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do eletrodo externo é substancialmente circular.
  11. 11. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 10, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são posicionadas axialmente entre a primeira extremidade do eletrodo interno e a segunda extremidade do eletrodo interno ou na primeira extremidade do eletrodo interno.
  12. 12. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são posicionadas dentro do eletrodo interno.
  13. 13. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 12, caracterizado pelo fato de que as duas ou mais segundas válvulas são posicionadas axialmente entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a segunda extremidade do eletrodo externo ou na segunda extremidade do eletrodo externo.
  14. 14. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que as duas ou mais segundas válvulas são dispostas ao redor do eletrodo externo.
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    4/47
  15. 15. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são axialmente alinhadas com as duas ou mais segundas válvulas.
  16. 16. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
    uma fonte de gás; e um ou mais primeiros reguladores configurados para controlar o fluxo de gás da fonte de gás através da respectiva uma ou mais primeiras válvulas.
  17. 17. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um ou mais segundos reguladores configurados para controlar o fluxo de gás da fonte de gás através das respectivas duas ou mais segundas válvulas.
  18. 18. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um isolador entre a segunda extremidade do eletrodo externo e o eletrodo interno.
  19. 19. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o isolador tem um corte transversal anular.
  20. 20. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo
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    5/47 fato de que compreende adicionalmente uma câmara de vácuo que circunda pelo menos parcialmente o eletrodo interno e o eletrodo externo.
  21. 21. Método para operar um sistema de confinamento de plasma, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende:
    direcionar gás, por meio de uma ou mais primeiras válvulas, de dentro de um eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo interno;
    direcionar gás, por meio de duas ou mais segundas válvulas, de fora do eletrodo externo para a região de aceleração; e aplicar, por meio de uma fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado em um plasma que tem um corte transversal substancialmente anular, sendo que o plasma flui axialmente dentro da região de aceleração a uma primeira extremidade do eletrodo interno e uma primeira extremidade do eletrodo externo e, em seguida, estabelece um plasma de Z-pinch que flui entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a primeira extremidade do eletrodo interno.
  22. 22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a região de aceleração tem um
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    6/47 corte transversal substancialmente anular.
  23. 23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que o eletrodo interno compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
  24. 24. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 23, caracterizado pelo fato de que o eletrodo externo compreende uma segunda extremidade oposta da primeira extremidade do eletrodo externo, sendo que a primeira extremidade do eletrodo interno está entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a segunda extremidade do eletrodo externo.
  25. 25. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 24, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch flui em uma região de montagem dentro do eletrodo externo entre a primeira extremidade do eletrodo interno e a primeira extremidade do eletrodo externo.
  26. 26. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 25, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo interno é arredondada.
  27. 27. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 26, caracterizado pelo fato de que o eletrodo interno compreende uma segunda extremidade que é substancialmente circular.
  28. 28. Método, de acordo com qualquer uma das
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    7 / 47 reivindicações 21 a 27, caracterizado pelo fato de que o eletrodo externo compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
    29. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 28 , caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo externo é substancialmente em formato de disco. 30. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 a 29 , caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do eletrodo externo é substancialmente circular. 31. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 a ( 30, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são posicionadas axialmente entre
    a primeira extremidade do eletrodo interno e a segunda extremidade do eletrodo interno ou na primeira extremidade do eletrodo interno.
    32. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 31, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são posicionadas dentro do eletrodo interno.
    33. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 a 32, caracterizado pelo fato de que as duas ou mais segundas válvulas são posicionadas axialmente entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a segunda
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    8/47 extremidade do eletrodo externo.
    34. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 33, caracterizado pelo fato de que as duas ou mais segundas válvulas são dispostas ao redor do eletrodo externo.
    35. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 34, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são axialmente alinhadas com as duas ou mais segundas válvulas.
    36. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 35, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende fornecer uma tensão de primeira válvula a uma ou mais primeiras válvulas seguido pelo fornecimento de uma tensão de segunda válvula a uma ou mais primeiras válvulas.
    37. Método, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que a tensão de primeira válvula está dentro de uma faixa de 270 a 330 volts, dentro de uma faixa de 290 a 310 volts, ou dentro de uma faixa de 295 a 305 volts.
    38. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 37, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende fornecer a tensão de primeira válvula por uma duração dentro de uma faixa de 90 a 110 ps, dentro de uma
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    9/47 faixa de 95 a 105 ps, ou dentro de uma faixa de 98 a 102 ps.
    39. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 38, caracterizado pelo fato de que a tensão de segunda válvula está dentro de uma faixa de 13,5 a 16,5 volts, dentro de uma faixa de 14 a 16 volts, ou dentro de uma faixa de 14,5 a 15,5 volts.
    40. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 39, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende fornecer a tensão de segunda válvula por uma duração dentro de uma faixa de 0,5 a 5 ms, dentro de uma faixa de 0,65 a 3,5 ms, ou dentro de uma faixa de 0,75 a 2 ms .
    41. Método, de acordo com a reivindicação 40, caracterizado pelo fato de que a tensão de primeira válvula é maior do que a tensão de segunda válvula.
    42. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 41, caracterizado pelo fato de que a tensão de segunda válvula é fornecida imediatamente depois de fornecer a tensão de primeira válvula.
    43. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 42, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas resulta em uma pressão de gás adjacente a uma ou mais primeiras válvulas dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa
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    10/47 (1.000 a 5.800 Torr) antes de a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo ser aplicada por meio da fonte de alimentação.
    44. Método, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que a pressão de gás adjacente a uma ou mais primeiras válvulas está dentro de uma faixa de 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr).
    45. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 44, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende fornecer uma tensão de terceira válvula às duas ou mais segundas válvulas seguido pelo fornecimento de uma tensão de quarta válvula às duas ou mais segundas válvulas.
    46. Método, de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que a tensão de terceira válvula está dentro de uma faixa de 270 a 330 volts, dentro de uma faixa de 290 a 310 volts, ou dentro de uma faixa de 295 a 305 volts.
    47. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 45 ou 4 6, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende fornecer a tensão de terceira válvula por uma duração dentro de uma faixa de 90 a 110 ps, dentro de uma faixa de 95 a 105 ps, ou dentro de uma faixa de 98 a 102 ps.
    48. Método, de acordo com qualquer uma das
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    11/47 reivindicações 45 a 47, caracterizado pelo fato de que a tensão de quarta válvula está dentro de uma faixa de 13,5 a 16,5 volts, dentro de uma faixa de 14 a 16 volts, ou dentro de uma faixa de 14,5 a 15,5 volts.
    49. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 45 a 48, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende fornecer a tensão de quarta válvula por uma duração dentro de uma faixa de 0,5 a 5 ms, dentro de uma faixa de 0,65 a 3,5 ms, ou dentro de uma faixa de 0,75 a 2 ms .
    50. Método, de acordo com a reivindicação 49, caracterizado pelo fato de que a tensão de terceira válvula é maior do que a tensão de quarta válvula.
    51. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 45 a 50, caracterizado pelo fato de que a tensão de quarta válvula é fornecida imediatamente depois de fornecer a tensão de terceira válvula.
    52. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 45 a 51, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio das duas ou mais segundas válvulas resulta em uma pressão de gás adjacente as duas ou mais segundas válvulas dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) antes de a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo ser aplicada por meio da fonte de
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    12/47 alimentação .
    53. Método, de acordo com a reivindicação 52, caracterizado pelo fato de que a pressão de gás adjacente as duas ou mais segundas válvulas está dentro de uma faixa de 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr).
    54. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 53, caracterizado pelo fato de que uma pressão de gás dentro da região de aceleração antes de a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo ser aplicada por meio da fonte de alimentação está dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr).
    55. Método, de acordo com a reivindicação 54, caracterizado pelo fato de que a pressão de gás dentro da região de aceleração está dentro de uma faixa de 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr).
    56. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 55, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende abrir a uma ou mais primeiras válvulas por uma duração dentro de uma faixa de 1,1 a 2 milissegundos (ms) ou dentro de uma faixa de 1,3 a 1,5 ms.
    57. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 56, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende abrir as duas ou mais segundas válvulas por uma
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    13/47 duração dentro de uma faixa de 0,75 a 1 milissegundos (ms) ou dentro de uma faixa de 0,8 a 0,95 ms.
    58. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 57, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende abrir a uma ou mais primeiras válvulas 1,0 a 1,6 ms ou 1,3 a 1,5 ms antes de aplicar a tensão entre o eletrodo
    interno e o eletrodo externo por meio da fonte de alimentação. 59. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 58 , caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende abrir as duas ou mais segundas válvulas 0,6 a 1,2 ms ou 0,7 a 0,9 ms antes de aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo por meio da fonte de alimentação. 60. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 59, caracterizado pelo fato de que a tensão aplicada entre o eletrodo interno e o eletrodo externo está dentro de uma faixa de 2 kV a 30 kV. 61. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 60 , caracterizado pelo fato de que
    aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo compreende aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo por uma duração dentro de uma faixa de
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    50 a 400 ps.
    62. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 61, caracterizado pelo fato de que a tensão aplicada entre o eletrodo interno e o eletrodo externo resulta em um campo elétrico radial dentro de uma faixa de 30 kV/m a 500 kV/m.
    63 . Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 62, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch tem um raio entre 0,1 mm e 5 mm. 64 . Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 63, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch tem uma temperatura de íon entre 900 e 2.000 eV e uma temperatura de elétron maior do que 500 eV. 65. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 64, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch tem uma densidade de número de ions maior do que 1x1 023 íons/m3 ou uma densidade de número de elétrons
    de mais do que IxlO23 elétrons/m3.
    66. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 65, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch exibe fluxo cisalhado • 67 . Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 66, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch exibe um campo magnét ico de mais do que 8
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    68. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 67, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch exibe estabilidade por pelo menos 10 ps.
    69. Sistema de confinamento de plasma caracterizado pelo fato de que compreende:
    um eletrodo interno;
    um eletrodo intermediário que circunda substancialmente o eletrodo interno;
    um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo intermediário;
    uma ou mais primeiras válvulas configuradas para direcionar gás de dentro do eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário;
    duas ou mais segundas válvulas configuradas para direcionar gás de fora do eletrodo intermediário para a região de aceleração;
    uma primeira fonte de alimentação configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário; e uma segunda fonte de alimentação configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo.
    70. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 69, caracterizado pelo fato de que a região de
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    16/47 aceleração tem um corte transversal substancialmente anular.
    71. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 ou 70, caracterizado pelo fato de que o eletrodo interno compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
    72. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 71, caracterizado pelo fato de que o eletrodo externo compreende uma primeira extremidade e uma segunda extremidade oposta.
    73. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado pelo fato de que o eletrodo interno compreende (a) uma primeira extremidade entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a segunda extremidade do eletrodo externo e (b) uma segunda extremidade oposta.
    74. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 72 ou 73, caracterizado pelo fato de que o eletrodo intermediário compreende (a) uma primeira extremidade entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a segunda extremidade do eletrodo externo e (b) uma segunda extremidade oposta.
    75. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 73 ou 74, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma região de montagem dentro do eletrodo externo entre a primeira extremidade do
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    17/47 eletrodo interno e a primeira extremidade do eletrodo externo.
    76. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 73 a 75, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo interno é arredondada.
    77. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 73 a 76, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo intermediário é substancialmente circular.
    78. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 73 a 77, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do eletrodo interno é substancialmente circular.
    79. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 74 a 78, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do eletrodo intermediário é substancialmente circular.
    80. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 79, caracterizado pelo fato de que o eletrodo externo compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
    81. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 80, caracterizado pelo fato de que o eletrodo intermediário compreende um corpo
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    18/47 substancialmente cilíndrico.
    82. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 72 a 81, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo externo é substancialmente em formato de disco.
    83. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 72 a 82, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do eletrodo externo é substancialmente circular.
    84. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 73 a 83, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são posicionadas axialmente entre a primeira extremidade do eletrodo interno e a segunda extremidade do eletrodo interno.
    85. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 84, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são posicionadas dentro do eletrodo interno.
    86. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 74 a 85, caracterizado pelo fato de que as duas ou mais segundas válvulas são posicionadas na segunda extremidade do eletrodo intermediário.
    87. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 86, caracterizado pelo
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    19/47 fato de que as duas ou mais segundas válvulas são dispostas fora do eletrodo externo.
    88. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 87, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
    uma fonte de gás; e um ou mais primeiros reguladores configurados para controlar o fluxo de gás da fonte de gás através da respectiva uma ou mais primeiras válvulas.
    89. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 88, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um ou mais segundos reguladores configurados para controlar o fluxo de gás da fonte de gás através das respectivas duas ou mais segundas válvulas.
    90. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 89, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um primeiro isolador entre a segunda extremidade do eletrodo externo e o eletrodo intermediário.
    91. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 90, caracterizado pelo fato de que o primeiro isolador tem um corte transversal anular.
    92. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 91, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um segundo isolador
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    20/47 entre a segunda extremidade do eletrodo intermediário e o eletrodo interno.
    93. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 92, caracterizado pelo fato de que o segundo isolador tem um corte transversal anular.
    94. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 93, caracterizado pelo fato de que as duas ou mais segundas válvulas são configuradas para direcionar gás entre o primeiro isolador e o segundo isolador.
    95. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 69 a 94, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma câmara de vácuo que circunda pelo menos parcialmente o eletrodo interno, o eletrodo intermediário e o eletrodo externo.
    96. Método para operar um sistema de confinamento de plasma, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende:
    direcionar gás, por meio de uma ou mais primeiras válvulas, de dentro de um eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e um eletrodo intermediário que circunda substancialmente o eletrodo interno;
    direcionar gás, por meio de duas ou mais segundas válvulas, de fora do eletrodo intermediário para a região de
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    21/47 aceleração;
    aplicar, por meio de uma primeira fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado em um plasma que tem um corte transversal substancialmente anular, sendo que o plasma flui axialmente dentro da região de aceleração a uma primeira extremidade do eletrodo interno e uma primeira extremidade do eletrodo externo; e aplicar, por meio de uma segunda fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo para estabelecer um plasma de Z-pinch que flui entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a primeira extremidade do eletrodo interno.
    97. Método, de acordo com a reivindicação 96, caracterizado pelo fato de que a região de aceleração tem um corte transversal substancialmente anular.
    98. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 ou 97, caracterizado pelo fato de que o eletrodo interno compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
    99. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 98, caracterizado pelo fato de que o eletrodo externo compreende uma primeira extremidade e uma segunda extremidade oposta.
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    22/47
    100. Método, de acordo com a reivindicação 99, caracterizado pelo fato de que o eletrodo interno compreende (a) uma primeira extremidade entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a segunda extremidade do eletrodo externo e (b) uma segunda extremidade oposta.
    101. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 99 ou 100, caracterizado pelo fato de que o eletrodo intermediário compreende (a) uma primeira extremidade entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a segunda extremidade do eletrodo externo e (b) uma segunda extremidade oposta.
    102. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 99 a 101, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch flui em uma região de montagem dentro do eletrodo externo entre a primeira extremidade do eletrodo interno e a primeira extremidade do eletrodo externo.
    103. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 102, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo interno é arredondada.
    104. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 101 a 103, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo intermediário é substancialmente circular.
    105. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 100 a 104, caracterizado pelo fato de que a
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    23/47 segunda extremidade do eletrodo interno é substancialmente circular.
    106. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 101 a 105, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do eletrodo intermediário é substancialmente circular.
    107. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 106, caracterizado pelo fato de que o eletrodo externo compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
    108. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 107, caracterizado pelo fato de que o eletrodo intermediário compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
    109. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 99 a 108, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo externo é substancialmente em formato de disco.
    110. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 99 a 109, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do eletrodo externo é substancialmente circular.
    111. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 100 a 110, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são posicionadas axialmente
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    24/47 entre a primeira extremidade do eletrodo interno e a segunda extremidade do eletrodo interno.
    112. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 111, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são posicionadas dentro do eletrodo interno.
    113. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 101 a 112, caracterizado pelo fato de que as duas ou mais segundas válvulas são posicionadas na segunda extremidade do eletrodo intermediário.
    114. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 113, caracterizado pelo fato de que as duas ou mais segundas válvulas são dispostas fora do eletrodo externo.
    115. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 114, caracterizado pelo fato de que as duas ou mais segundas válvulas são dispostas fora do eletrodo intermediário.
    116. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 115, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende fornecer uma tensão de primeira válvula a uma ou mais primeiras válvulas seguido pelo fornecimento de uma tensão de segunda válvula a uma ou mais primeiras válvulas.
    117. Método, de acordo com a reivindicação 116,
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    25/47 caracterizado pelo fato de que a tensão de primeira válvula está dentro de uma faixa de 270 a 330 volts, dentro de uma faixa de 290 a 310 volts, ou dentro de uma faixa de 295 a 305 volts.
    118. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 116 ou 117, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende fornecer a tensão de primeira válvula por uma duração dentro de uma faixa de 90 a 110 ps, dentro de uma faixa de 95 a 105 ps, ou dentro de uma faixa de 98 a 102 ps.
    119. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 116 a 118, caracterizado pelo fato de que a tensão de segunda válvula está dentro de uma faixa de 13,5 a 16,5 volts, dentro de uma faixa de 14 a 16 volts, ou dentro de uma faixa de 14,5 a 15,5 volts.
    120. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 116 a 119, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende fornecer a tensão de segunda válvula por uma duração dentro de uma faixa de 0,5 a 5 ms, dentro de uma faixa de 0,65 a 3,5 ms, ou dentro de uma faixa de 0,75 a 2 ms .
    121. Método, de acordo com a reivindicação 120, caracterizado pelo fato de que a tensão de primeira válvula é maior do que a tensão de segunda válvula.
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    26/47
    122. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 116 a 121, caracterizado pelo fato de que a tensão de segunda válvula é fornecida imediatamente depois de fornecer a tensão de primeira válvula.
    123. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 122, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas resulta em uma pressão de gás adjacente a uma ou mais primeiras válvulas dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) antes de a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário ser aplicada por meio da primeira fonte de alimentação.
    124. Método, de acordo com a reivindicação 123, caracterizado pelo fato de que a pressão de gás adjacente a uma ou mais primeiras válvulas está dentro de uma faixa de 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr).
    125. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 124, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende fornecer uma tensão de terceira válvula as duas ou mais segundas válvulas seguido pelo fornecimento de uma tensão de quarta válvula as duas ou mais segundas válvulas.
    126. Método, de acordo com a reivindicação 125, caracterizado pelo fato de que a tensão de terceira válvula está dentro de uma faixa de 270 a 330 volts, dentro de uma
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    27/47 faixa de 290 a 310 volts, ou dentro de uma faixa de 295 a 305 volts.
    127. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 125 ou 126, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende fornecer a tensão de terceira válvula por uma duração dentro de uma faixa de 90 a 110 ps, dentro de uma faixa de 95 a 105 ps, ou dentro de uma faixa de 98 a 102 ps.
    128. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 125 a 127, caracterizado pelo fato de que a tensão de quarta válvula está dentro de uma faixa de 13,5 a 16,5 volts, dentro de uma faixa de 14 a 16 volts, ou dentro de uma faixa de 14,5 a 15,5 volts.
    129. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 125 a 128, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende fornecer a tensão de quarta válvula por uma duração dentro de uma faixa de 0,5 a 5 ms, dentro de uma faixa de 0,65 a 3,5 ms, ou dentro de uma faixa de 0,75 a 2 ms .
    130. Método, de acordo com a reivindicação 129, caracterizado pelo fato de que a tensão de terceira válvula é maior do que a tensão de quarta válvula.
    131. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 125 a 130, caracterizado pelo fato de que a
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    28/47 tensão de quarta válvula é fornecida imediatamente depois de fornecer a tensão de terceira válvula.
    132. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 131, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio das duas ou mais segundas válvulas resulta em uma pressão de gás adjacente as duas ou mais segundas válvulas dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) antes de a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário ser aplicada por meio da primeira fonte de alimentação.
    133. Método, de acordo com a reivindicação 132, caracterizado pelo fato de que a pressão de gás adjacente as duas ou mais segundas válvulas está dentro de uma faixa de 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr).
    134. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 133, caracterizado pelo fato de que uma pressão de gás dentro da região de aceleração antes de a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário ser aplicada por meio da primeira fonte de alimentação está dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr).
    135. Método, de acordo com a reivindicação 134, caracterizado pelo fato de que a pressão de gás dentro da região de aceleração está dentro de uma faixa de 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr).
    136. Método, de acordo com qualquer uma das
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 106/143
  29. 29/47 reivindicações 96 a 135, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende abrir a uma ou mais primeiras válvulas por uma duração dentro de uma faixa de 1,1 a 2 milissegundos (ms) ou dentro de uma faixa de 1,3 a 1,5 ms.
    137. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 136, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende abrir as duas ou mais segundas válvulas por uma duração dentro de uma faixa de 0,75 a 1 milissegundos (ms) ou dentro de uma faixa de 0,8 a 0,95 ms.
    138. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 137, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende abrir a uma ou mais primeiras válvulas 1,0 a 1,6 ms ou 1,3 a 1,5 ms antes de aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário por meio da primeira fonte de alimentação.
    139. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 138, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende abrir as duas ou mais segundas válvulas 0,6 a 1,2 ms ou 0,7 a 0,9 ms antes de aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário por meio da primeira fonte de alimentação.
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 107/143
  30. 30/47
    140. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 139, caracterizado pelo fato de que a tensão aplicada entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário está dentro de uma faixa de 2 kV a 30 kV.
    141. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 140, caracterizado pelo fato de que aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário compreende aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário por uma duração dentro de uma faixa de 50 a 400 ps.
    142. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 141, caracterizado pelo fato de que a tensão aplicada entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário resulta em um campo elétrico radial dentro de uma faixa de 30 kV/m a 500 kV/m.
    143. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 142, caracterizado pelo fato de que a tensão aplicada entre o eletrodo interno e o eletrodo externo está dentro de uma faixa de 2 kV a 30 kV.
    144. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 143, caracterizado pelo fato de que aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo compreende começar a aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo 17 a 27 ps ou 19 a 22 ps depois de começar a aplicar a tensão entre o eletrodo
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  31. 31/47 interno e o eletrodo intermediário.
    145. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 144, caracterizado pelo fato de que a tensão aplicada entre o eletrodo interno e o eletrodo externo resulta em um campo elétrico radial dentro de uma faixa de 30 kV/m a 500 kV/m.
    14 6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 145, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch tem um raio entre 0,1 mm e 5 mm.
    147. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 146, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch tem uma temperatura de ion entre 900 e 2.000 eV e uma temperatura de elétron maior do que 500 eV.
    148. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 147, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch tem uma densidade de número de ions maior do que IxlO23 ions/m3 ou uma densidade de número de elétrons de mais do que IxlO23 elétrons/m3.
    149. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 148, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch exibe fluxo compartilhado.
    150. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 149, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch exibe um campo magnético de mais do que 8 T.
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  32. 32/47
    151. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 96 a 150, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch exibe estabilidade por pelo menos 10 ps.
    152. Sistema de confinamento de plasma caracterizado pelo fato de que compreende:
    um eletrodo interno;
    um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo interno;
    um eletrodo intermediário que se volta para o eletrodo interno;
    uma ou mais primeiras válvulas configuradas para direcionar gás de dentro do eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e o eletrodo externo;
    duas ou mais segundas válvulas configuradas para direcionar gás de fora do eletrodo externo para a região de aceleração;
    uma primeira fonte de alimentação configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo; e uma segunda fonte de alimentação configurada para aplicar uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário.
    153. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 152, caracterizado pelo fato de que a região de aceleração tem um corte transversal substancialmente
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  33. 33/47 anular .
    154. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 152 ou 153, caracterizado pelo fato de que o eletrodo interno compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
    155. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 152 a 154, caracterizado pelo fato de que o eletrodo externo compreende uma primeira extremidade e uma segunda extremidade oposta.
    156. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 155, caracterizado pelo fato de que o eletrodo interno compreende (a) uma primeira extremidade entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a segunda extremidade do eletrodo externo e (b) uma segunda extremidade oposta.
    157. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 152 a 156, caracterizado pelo fato de que o eletrodo intermediário é substancialmente em formato de disco.
    158. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 156 ou 157, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma região de montagem dentro do eletrodo externo entre a primeira extremidade do eletrodo interno e o eletrodo intermediário.
    159. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 111/143
  34. 34/47 qualquer uma das reivindicações 156 a 158, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo interno é arredondada.
    160. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 156 a 159, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do eletrodo interno é substancialmente circular.
    161. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 152 a 160, caracterizado pelo fato de que o eletrodo externo compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
    162. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 155 a 161, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo externo é substancialmente circular.
    163. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 152 a 162, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do eletrodo externo é substancialmente circular.
    164. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 152 a 163, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são posicionadas axialmente entre a primeira extremidade do eletrodo interno e a segunda extremidade do eletrodo interno.
    165. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 112/143
  35. 35/47 qualquer uma das reivindicações 152 a 164, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são posicionadas dentro do eletrodo interno.
    166. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 152 a 165, caracterizado pelo fato de que as duas ou mais segundas válvulas são axialmente alinhadas com a uma ou mais primeiras válvulas.
    167. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 152 a 166, caracterizado pelo fato de que as duas ou mais segundas válvulas são dispostas fora do eletrodo externo.
    168. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 152 a 167, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
    uma fonte de gás; e um ou mais primeiros reguladores configurados para controlar o fluxo de gás da fonte de gás através da respectiva uma ou mais primeiras válvulas.
    169. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 168, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um ou mais segundos reguladores configurados para controlar o fluxo de gás da fonte de gás através das respectivas duas ou mais segundas válvulas.
    170. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 152 a 169, caracterizado
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 113/143
  36. 36/47 pelo fato de que compreende adicionalmente um primeiro isolador entre o eletrodo externo e o eletrodo interno.
    171. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 170, caracterizado pelo fato de que o primeiro isolador tem um corte transversal anular.
    172. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 152 a 171, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um segundo isolador entre a segunda extremidade do eletrodo externo e o eletrodo intermediário.
    173. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com a reivindicação 172, caracterizado pelo fato de que o segundo isolador tem um corte transversal anular.
    174. Sistema de confinamento de plasma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 152 a 173, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma câmara de vácuo que circunda pelo menos parcialmente o eletrodo interno, o eletrodo intermediário, e o eletrodo externo.
    175. Método para operar um sistema de confinamento de plasma, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende:
    direcionar gás, por meio de uma ou mais primeiras válvulas, de dentro de um eletrodo interno a uma região de aceleração entre o eletrodo interno e um eletrodo externo que circunda substancialmente o eletrodo interno;
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  37. 37/47 direcionar gás, por meio de duas ou mais segundas válvulas, de fora do eletrodo externo para a região de aceleração;
    aplicar, por meio de uma primeira fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo, convertendo assim pelo menos uma porção do gás direcionado em um plasma que tem um corte transversal substancialmente anular, sendo que o plasma flui axialmente dentro da região de aceleração a uma primeira extremidade do eletrodo interno e uma primeira extremidade do eletrodo externo; e aplicar, por meio de uma segunda fonte de alimentação, uma tensão entre o eletrodo interno e um eletrodo intermediário para estabelecer um plasma de Z-pinch que flui entre o eletrodo intermediário e a primeira extremidade do eletrodo interno, em que o eletrodo intermediário é posicionado em uma primeira extremidade do eletrodo externo.
    176. Método, de acordo com a reivindicação 175, caracterizado pelo fato de que a região de aceleração tem um corte transversal substancialmente anular.
    177. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 ou 176, caracterizado pelo fato de que o eletrodo interno compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
    178. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 177, caracterizado pelo fato de que o
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  38. 38/47 eletrodo externo compreende uma primeira extremidade e uma segunda extremidade oposta.
    179. Método, de acordo com a reivindicação 178, caracterizado pelo fato de que o eletrodo interno compreende (a) uma primeira extremidade entre a primeira extremidade do eletrodo externo e a segunda extremidade do eletrodo externo e (b) uma segunda extremidade oposta.
    180. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 179, caracterizado pelo fato de que o eletrodo intermediário é substancialmente em formato de disco.
    181. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 180, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch flui em uma região de montagem dentro do eletrodo externo entre a primeira extremidade do eletrodo interno e o eletrodo intermediário.
    182. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 181, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo interno é arredondada.
    183. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 179 a 182, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do eletrodo interno é substancialmente circular.
    184. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 183, caracterizado pelo fato de que o
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 116/143
  39. 39/47 eletrodo externo compreende um corpo substancialmente cilíndrico.
    185. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 178 a 184, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade do eletrodo externo é substancialmente circular.
    186. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 178 a 185, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do eletrodo externo é substancialmente circular.
    187. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 179 a 186, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são posicionadas axialmente entre a primeira extremidade do eletrodo interno e a segunda extremidade do eletrodo interno.
    188. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 187, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais primeiras válvulas são posicionadas dentro do eletrodo interno.
    189. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 188, caracterizado pelo fato de que as duas ou mais segundas válvulas são dispostas fora do eletrodo externo.
    190. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 189, caracterizado pelo fato de que
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 117/143
  40. 40/47 direcionar o gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende fornecer uma tensão de primeira válvula a uma ou mais primeiras válvulas seguido pelo fornecimento de uma tensão de segunda válvula a uma ou mais primeiras válvulas.
    191. Método, de acordo com a reivindicação 190, caracterizado pelo fato de que a tensão de primeira válvula está dentro de uma faixa de 270 a 330 volts, dentro de uma faixa de 290 a 310 volts, ou dentro de uma faixa de 295 a 305 volts.
    192. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 190 ou 191, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende fornecer a tensão de primeira válvula por uma duração dentro de uma faixa de 90 a 110 ps, dentro de uma faixa de 95 a 105 ps, ou dentro de uma faixa de 98 a 102 ps.
    193. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 190 a 192, caracterizado pelo fato de que a tensão de segunda válvula está dentro de uma faixa de 13,5 a 16,5 volts, dentro de uma faixa de 14 a 16 volts, ou dentro de uma faixa de 14,5 a 15,5 volts.
    194. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 190 a 193, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende fornecer a tensão de segunda válvula por uma duração dentro de uma faixa de 0,5 a 5 ms, dentro de uma
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 118/143
  41. 41/47 faixa de 0,65 a 3,5 ms, ou dentro de uma faixa de 0,75 a 2 ms .
    195. Método, de acordo com a reivindicação 194, caracterizado pelo fato de que a tensão de primeira válvula é maior do que a tensão de segunda válvula.
    196. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 190 a 195, caracterizado pelo fato de que a tensão de segunda válvula é fornecida imediatamente depois de fornecer a tensão de primeira válvula.
    197. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 196, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas resulta em uma pressão de gás adjacente a uma ou mais primeiras válvulas dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) antes de a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo ser aplicada por meio da primeira fonte de alimentação.
    198. Método, de acordo com a reivindicação 197, caracterizado pelo fato de que a pressão de gás adjacente a uma ou mais primeiras válvulas está dentro de uma faixa de 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr).
    199. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 198, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende fornecer uma tensão de terceira válvula as duas
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 119/143
  42. 42/47 ou mais segundas válvulas seguido pelo fornecimento de uma tensão de quarta válvula as duas ou mais segundas válvulas.
    200. Método, de acordo com a reivindicação 199, caracterizado pelo fato de que a tensão de terceira válvula está dentro de uma faixa de 270 a 330 volts, dentro de uma faixa de 290 a 310 volts, ou dentro de uma faixa de 295 a 305 volts.
    201. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 199 ou 200, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende fornecer a tensão de terceira válvula por uma duração dentro de uma faixa de 90 a 110 ps, dentro de uma faixa de 95 a 105 ps, ou dentro de uma faixa de 98 a 102 ps.
    202. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 199 a 201, caracterizado pelo fato de que a tensão de quarta válvula está dentro de uma faixa de 13,5 a 16,5 volts, dentro de uma faixa de 14 a 16 volts, ou dentro de uma faixa de 14,5 a 15,5 volts.
    203. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 199 a 202, caracterizado pelo fato de que direcionar o gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende fornecer a tensão de quarta válvula por uma duração dentro de uma faixa de 0,5 a 5 ms, dentro de uma faixa de 0,65 a 3,5 ms, ou dentro de uma faixa de 0,75 a 2 ms .
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 120/143
  43. 43/47
    204. Método, de acordo com a reivindicação 204, caracterizado pelo fato de que a tensão de terceira válvula é maior do que a tensão de quarta válvula.
    205. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 199 a 204, caracterizado pelo fato de que a tensão de quarta válvula é fornecida imediatamente depois de fornecer a tensão de terceira válvula.
    206. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 205, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio das duas ou mais segundas válvulas resulta em uma pressão de gás adjacente as duas ou mais segundas válvulas dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) antes de a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo ser aplicada por meio da primeira fonte de alimentação.
    207. Método, de acordo com a reivindicação 206, caracterizado pelo fato de que a pressão de gás adjacente as duas ou mais segundas válvulas está dentro de uma faixa de 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr).
    208. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 207, caracterizado pelo fato de que uma pressão de gás inicial está dentro de uma faixa de 133 a 773 kPa (1.000 a 5.800 Torr) na região de aceleração antes de a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo ser aplicada por meio da primeira fonte de alimentação.
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 121/143
  44. 44/47
    209. Método, de acordo com a reivindicação 208, caracterizado pelo fato de que a pressão de gás inicial dentro da região de aceleração está dentro de uma faixa de 726 a 739 kPa (5.450 a 5.550 Torr).
    210. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 209, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende abrir a uma ou mais primeiras válvulas por uma duração dentro de uma faixa de 1,1 a 2 milissegundos (ms) ou dentro de uma faixa de 1,3 a 1,5 ms.
    211. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 210, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende abrir as duas ou mais segundas válvulas por uma duração dentro de uma faixa de 0,75 a 1 milissegundos (ms) ou dentro de uma faixa de 0,8 a 0,95 ms.
    212. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 211, caracterizado pelo fato de que direcionar gás por meio da uma ou mais primeiras válvulas compreende abrir a uma ou mais primeiras válvulas 1,0 a 1,6 ms ou 1,3 a 1,5 ms antes de aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo por meio da primeira fonte de alimentação.
    213. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 212, caracterizado pelo fato de que
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 122/143
  45. 45/47 direcionar gás por meio das duas ou mais segundas válvulas compreende abrir as duas ou mais segundas válvulas 0,6 a 1,2 ms ou 0,7 a 0,9 ms antes de aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo por meio da primeira fonte de alimentação.
    214. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 213, caracterizado pelo fato de que a tensão aplicada entre o eletrodo interno e o eletrodo externo está dentro de uma faixa de 2 kV a 30 kV.
    215. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 214, caracterizado pelo fato de que aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo compreende aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo por uma duração dentro de uma faixa de 50 a 400 ps.
    216. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 214, caracterizado pelo fato de que a tensão aplicada entre o eletrodo interno e o eletrodo externo resulta em um campo elétrico radial dentro de uma faixa de 30 kV/m a 500 kV/m.
    217. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 216, caracterizado pelo fato de que a tensão aplicada entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário está dentro de uma faixa de 2 kV a 30 kV.
    218. Método, de acordo com qualquer uma das
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 123/143
  46. 46/47 reivindicações 175 a 217, caracterizado pelo fato de que aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário compreende começar a aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário 17 a 27 ps ou 19 a 22 ps depois de começar a aplicar a tensão entre o eletrodo interno e o eletrodo externo.
    219. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 218, caracterizado pelo fato de que a tensão aplicada entre o eletrodo interno e o eletrodo intermediário resulta em um campo elétrico dentro de uma faixa de 30 kV/m a 500 kV/m.
    220. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 219, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch tem um raio entre 0,1 mm e 5 mm.
    221. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 220, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch tem uma temperatura de ion entre 900 e 2.000 eV e uma temperatura de elétron maior do que 500 eV.
    222. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 221, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch tem uma densidade de número de ions maior do que IxlO23 ions/m3 ou uma densidade de número de elétrons de mais do que IxlO23 elétrons/m3.
    223. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 222, caracterizado pelo fato de que o
    Petição 870190080431, de 19/08/2019, pág. 124/143
  47. 47/47 plasma de Z-pinch exibe fluxo cisalhado.
    224. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 223, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch exibe um campo magnético de mais do que 8 T.
    225. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 175 a 224, caracterizado pelo fato de que o plasma de Z-pinch exibe estabilidade por pelo menos 10 ps.
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