CN108882495A - 一种高频交流电场约束等离子体产生中子的方法 - Google Patents

一种高频交流电场约束等离子体产生中子的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108882495A
CN108882495A CN201810584372.1A CN201810584372A CN108882495A CN 108882495 A CN108882495 A CN 108882495A CN 201810584372 A CN201810584372 A CN 201810584372A CN 108882495 A CN108882495 A CN 108882495A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
vacuum chamber
electric field
current
vacuum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810584372.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108882495B (zh
Inventor
鲍铭
李鸿达
陆杰
朱念
王智健
戴辰
蒋成量
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201810584372.1A priority Critical patent/CN108882495B/zh
Publication of CN108882495A publication Critical patent/CN108882495A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108882495B publication Critical patent/CN108882495B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H3/00—Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
    • H05H3/06—Generating neutron beams

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

一种高频交流电场约束等离子体产生中子的方法:将稀薄氘氚气体置于密闭腔体中并施加高频电流(MHz以上),高频交流电及其产生的高频电场可将气体电离,同时利用高频交流电的趋肤效应对等离子体进行约束，电离气体离子在高频电场作用下做相对圆周运动，达到对其进行约束并产生中子的目的。

Description

一种高频交流电场约束等离子体产生中子的方法
技术领域
本发明涉及一种约束等离子体产生中子的方法，特别涉及一种高频交流电场约束等离子体产生中子的方法。
背景技术
近年来中子源在石油勘探、地质调查等工业领域有着广泛应用。当前使用电场约束等离子体的方法主要有静电约束和箍缩约束。以中子管为代表的静电约束是使用高电压加速等离子体撞击靶材料。箍缩约束是利用大电流下的等离子体产生的洛仑兹力向轴心运动的自约束效应，因需要大电流电源装置的影响所以限制了其在实际工作中应用。
本发明使用高频交流电约束等离子体产生中子。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够降低对高电压或强电流要求的高频交流电场约束等离子体产生中子的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)将金属棒作为电极置于真空腔，对真空腔进行抽真空使真空度＜10-4Pa，向真空腔注入氘氚混合气体控制充气后真空度为10-2～10-3Pa；
或使用吸氢金属材料吸收氘氚混合气体，将其制成金属圆棒作为放电电极置于真空腔中，对真空腔进行抽真空使真空度＜10-4Pa；
或对真空腔进行抽真空(使真空度＜10-4Pa)后注入氘氚混合气体控制充气后真空度为10-2～10-3Pa。
2)向真空腔体内施加1～10MHz的高频交流电流进行放电产生中子。
所述的氘氚混合气体中氘氚的体积比为1:1。
所述的高频交流电流的电流与电压成反比。
所述的高频交流电的电流小于1A时电压≥1kV，电流大于1A时电压≤1kV。
本发明使用氘氚混合气体聚变反应产生高能中子，利用高频交流电的趋肤效应使电流能量集中于气体等离子体中,达到约束和加热等离子体产生中子的目的。真空腔中置入一段金属棒作为电极，通入稀薄氘氚气体后施加高频电流，此时气体电离形成等离子体。此时真空腔内可视为一段由外层等离子体和内层金属组成的导体。高频电流在此导体中产生的磁场在导体的中心区域(金属棒轴线方向)感应出最大电动势，同时由感应电动势产生感应电流，气体电离后电阻迅速降低，高频电流主要由气体等离子体通过，并在金属电极中产生感应电流，而产生的感应电流总是在减小原来电流的方向，所以迫使原电流只限于导体外表面也就是等离子体中传导。这样可以认为原电流仅在金属电极外的等离子体中，从而约束和加热等离子体产生中子。等离子体在原交流和感生电流的作用下，分别在水平和垂直方向振动，表现为在其相对位置做圆周运动的形式。
具体实施方式
实施例1：
将一铜棒作为电极置于真空腔，对真空腔进行抽真空。将真空腔(真空度约为＜10-4Pa)注入1：1的氘氚气体，充气后真空度约为10-3Pa。对铜棒施加频率为2MHz，电流为1.0A，电压220V的高频电流进行放电产生中子。
实施例2：
将一铜棒作为电极置于真空腔，对真空腔进行抽真空。将真空腔(真空度约为＜10-4Pa)注入1：1的氘氚气体，充气后真空度约为10-3Pa。对铜棒施加频率为4MHz，电流为2.0A，电压110V的高频电流进行放电产生中子。
实施例3：
将一吸附氘氚气体(1：1体积)的钯棒作为电极置于真空腔，对真空腔进行抽真空。将真空腔(真空度约为＜10-4Pa)，对钯棒施加频率为10MHz，电流为0.002A，电压20kV的高频电流进行放电产生中子。
实施例4：
将一吸附氘氚气体(1：1体积)的钯棒作为电极置于真空腔，对真空腔进行抽真空。将真空腔(真空度约为＜10-4Pa)，对钯棒施加频率为5MHz，电流为0.001A，电压30kV的高频电流进行放电。
实施例5：
将一吸附氘氚气体(1：1体积)的钯棒作为电极置于真空腔，对真空腔进行抽真空。将真空腔(真空度约为＜10-4Pa)，对钯棒施加频率为5MHz，电流为50A，电压200V的高频电流进行放电。
实施例6：
将一铜棒作为电极置于真空腔，对真空腔进行抽真空。将真空腔(真空度约为＜10-4Pa)注入1：1的氘氚气体，充气后真空度约为10-2Pa。对铜棒施加频率为10MHz，电流为1.0A，电压220V的高频电流进行放电。
实施例7：
将一真空腔抽真空后(真空度约为＜10-4Pa)，注入1：1的氘氚气体，充气后真空度约为10-2Pa。对真空腔施加频率为10MHz，电流为1.0A，电压220V的高频电流进行放电。
本发明使用吸氢金属材料如钯等吸收一定量的氘氚气体，将其制成金属圆棒作为放电电极置于真空法兰腔中(圆棒与真空腔体绝缘)，将法兰腔抽至真空(真空度＜10-4Pa)，电极接入高频电流后首先会将钯棒加热使氘氚气体逸出至钯棒表面，并同时对其电离，电流将主要由等离子体中通过，避免进一步加热钯电极棒，并将能量集中于气体等离子体中产生中子。

Claims (4)

1.一种高频交流电场约束等离子体产生中子的方法，其特征在于：
1)将金属棒作为电极置于真空腔，对真空腔进行抽真空使真空度＜10-4Pa，向真空腔注入氘氚混合气体控制充气后真空度为10-2～10-3Pa；
或使用吸氢金属材料吸收氘氚混合气体，将其制成金属圆棒作为放电电极置于真空腔中，对真空腔进行抽真空使真空度＜10-4Pa；
或对真空腔进行抽真空(使真空度＜10-4Pa)后注入氘氚混合气体控制充气后真空度为10-2～10-3Pa。
2)向真空腔体内施加≥1MHz的高频交流电流进行放电产生中子。
2.根据权利要求1所述的高频交流电场约束等离子体产生中子的方法，其特征在于：所述的氘氚混合气体中氘氚的体积比为1:1。
3.根据权利要求1所述的高频交流电场约束等离子体产生中子的方法，其特征在于：所述的高频交流电的电流与电压成反比。
4.根据权利要求1或3所述的高频交流电场约束等离子体产生中子的方法，其特征在于：所述的高频交流电的电流小于1A时电压≥1kV，电流大于1A时电压≤1kV。
CN201810584372.1A 2018-06-08 2018-06-08 一种高频交流电场约束等离子体产生中子的方法 Active CN108882495B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810584372.1A CN108882495B (zh) 2018-06-08 2018-06-08 一种高频交流电场约束等离子体产生中子的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810584372.1A CN108882495B (zh) 2018-06-08 2018-06-08 一种高频交流电场约束等离子体产生中子的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108882495A true CN108882495A (zh) 2018-11-23
CN108882495B CN108882495B (zh) 2021-02-19

Family

ID=64337519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810584372.1A Active CN108882495B (zh) 2018-06-08 2018-06-08 一种高频交流电场约束等离子体产生中子的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108882495B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003301768A (ja) * 2002-04-09 2003-10-24 Astrium Gmbh 高周波電子源特にニュートラライザー
CN101533680A (zh) * 2009-04-20 2009-09-16 中国科学院等离子体物理研究所 直流辉光氧等离子体去除核聚变装置第一壁氢滞留的方法
CN101533679A (zh) * 2009-04-20 2009-09-16 中国科学院等离子体物理研究所 离子回旋氧等离子体清除磁约束装置中第一壁氢滞留的方法
US20100232559A1 (en) * 2006-06-07 2010-09-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Ion generating device and neutron generating apparatus
CN102500589A (zh) * 2011-11-20 2012-06-20 中国科学院合肥物质科学研究院 一种利用高频场对磁约束聚变装置第一壁进行清洗的方法
CN103220875A (zh) * 2013-03-21 2013-07-24 东北师范大学 静电惯性约束型无靶中子管
CN106304604A (zh) * 2016-11-03 2017-01-04 四川瑶天纳米科技有限责任公司 一种用于中子俘获治疗的中子发生器
CN107910074A (zh) * 2017-11-09 2018-04-13 新奥科技发展有限公司 一种用于静电约束核聚变的阴极装置及静电约束核聚变装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003301768A (ja) * 2002-04-09 2003-10-24 Astrium Gmbh 高周波電子源特にニュートラライザー
US20100232559A1 (en) * 2006-06-07 2010-09-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Ion generating device and neutron generating apparatus
CN101533680A (zh) * 2009-04-20 2009-09-16 中国科学院等离子体物理研究所 直流辉光氧等离子体去除核聚变装置第一壁氢滞留的方法
CN101533679A (zh) * 2009-04-20 2009-09-16 中国科学院等离子体物理研究所 离子回旋氧等离子体清除磁约束装置中第一壁氢滞留的方法
CN102500589A (zh) * 2011-11-20 2012-06-20 中国科学院合肥物质科学研究院 一种利用高频场对磁约束聚变装置第一壁进行清洗的方法
CN103220875A (zh) * 2013-03-21 2013-07-24 东北师范大学 静电惯性约束型无靶中子管
CN106304604A (zh) * 2016-11-03 2017-01-04 四川瑶天纳米科技有限责任公司 一种用于中子俘获治疗的中子发生器
CN107910074A (zh) * 2017-11-09 2018-04-13 新奥科技发展有限公司 一种用于静电约束核聚变的阴极装置及静电约束核聚变装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108882495B (zh) 2021-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4210813A (en) Ionizing radiation generator
JP2013511819A (ja) 電子サイクロトロン共鳴イオン源を利用したｘ線発生装置及び方法
Li et al. Simulation of transition from Townsend mode to glow discharge mode in a helium dielectric barrier discharge at atmospheric pressure
CN108882495A (zh) 一种高频交流电场约束等离子体产生中子的方法
Sadowski et al. The main issues of research on dense magnetized plasmas in PF discharges
Wünderlich et al. Long pulse, high power operation of the ELISE test facility
Oreshko On physical investigation of ball lightnings
Shao et al. Simulation study on multi-pulse phenomena of atmospheric pressure argon dielectric barrier discharge
CN106128928B (zh) 一种高磁场下微型潘宁离子源的引出结构
Sadeghi et al. Ion acceleration mechanism in plasma focus devices
Okamura et al. Laser ion source for low-charge heavy ion beams
Shikanov et al. Model for generation of neutrons in a compact diode with laser-plasma anode and suppression of electron conduction using a permanent cylindrical magnet
Abdullah et al. Atmospheric Pressure Plasma Jet Assisted by Magnetic Field: A Simulation Study
Xu et al. The trajectory simulation and optimization of ion source chimney for SC200 cyclotron
Salimov High-energy electron accelerators for industrial applications
CN108281340A (zh) 直流放电离子源
Sun et al. Using short pulses to enhance the production rate of vibrationally excited hydrogen molecules in hydrogen discharge
Pushkarev et al. Applicability of the 1D Child–Langmuir relation for ion diode current calculation
KR101902251B1 (ko) 이온 가속기
Ishii et al. Prototype of a Penning ionization gauge type ion source with a permanent magnet for a MeV compact ion microbeam system
Liu et al. Numerical simulation of dynamics behavior of pulsed-DC helium plasma jet confined by parallel magnetic field at atmospheric pressure
Guo et al. The Optimization Design and Output Characteristic Analysis of Ionization Chamber Dose Monitor in HUST-PTF
Lapin et al. First experiments on applying the gasdynamic ECR ion source for negative hydrogen ion production
Picha et al. Development of TPF-1 plasma focus for education
CN1375857A (zh) 利用电子回旋共振产生远紫外的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant