DE1224415B - Hydromagnetische Stossrohr-Vorrichtung zur Plasmaerzeugung - Google Patents

Hydromagnetische Stossrohr-Vorrichtung zur Plasmaerzeugung

Info

Publication number
DE1224415B
DE1224415B DEU9369A DEU0009369A DE1224415B DE 1224415 B DE1224415 B DE 1224415B DE U9369 A DEU9369 A DE U9369A DE U0009369 A DEU0009369 A DE U0009369A DE 1224415 B DE1224415 B DE 1224415B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
switching device
plasma
magnetic field
electrode
chamber
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.)
Pending
Application number
DEU9369A
Other languages
English (en)
Inventor
John Marsh Wilcos
William Randolph Baker
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.)
US Atomic Energy Commission (AEC)
Original Assignee
US Atomic Energy Commission (AEC)
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 US Atomic Energy Commission (AEC) filed Critical US Atomic Energy Commission (AEC)
Publication of DE1224415B publication Critical patent/DE1224415B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/02Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma
    • H05H1/10Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma using externally-applied magnetic fields only, e.g. Q-machines, Yin-Yang, base-ball
    • H05H1/105Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma using externally-applied magnetic fields only, e.g. Q-machines, Yin-Yang, base-ball using magnetic pumping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
G21b
Deutsche Kl.: 21g-21/21
Nummer: 1224 415
Aktenzeichen: U 9369 VIII c/21 g
Anmeldetag: 6. November 1962
Auslegetag: 8. September 1966
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydromagnetische Stoßrohr- Vorrichung zur Erzeugung eines hochreinen magnetohydrodynamischen Plasmas, mit einer mit Anschlüssen zur Evakuierung sowie zur Beschikkung mit einem Füllgas versehenen zylindrischen Kammer ohne innere Teile, die an ihrer einen Stirnseite eine elektrische Entladungseinrichtung mit Elektroden aufweist, wovon eine über eine erste Schalteinrichtung mit einer Hochspannungsquelle verbunden .ist, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen achsparallel innerhalb der Zylinderkammer verlaufenden Einschlußmagnetfeldes, vorzugsweise in Form einer »magnetischen Flasche« mit Spiegel-Magnetfeldern an den stirnseitigen Enden der Zylinderkammer, so daß bei Betätigung der ersten Schalteinrichtung zur Erregung der elektrischen Entladungseinrichtung eine lineare Ionisationsstoßwelle erzeugt wird, welche die Kammer entlang dem axialen Magnetfeld in Richtung auf die gegenüberliegende Stirnseite durchsetzt und hierbei in dem Füllgas ein Plasma erzeugt.
Es sind verschiedene Arten derartiger Plasmageneratoren bekannt, bei welchen ein Plasma erzeugt wird, indem man eine elektrische Entladung durch ein zwischen zwei entgegengesetzt geladenen Elektroden befindliches Gas hindurchführt. Die Erfindung geht von einer Stoßrohr-Vorrichtung aus, bei welcher das üblicherweise zylindrische Stoßrohr im wesentlichen keine inneren Teile enthält, im Gegensatz zu den sogenannten Ringstoßrohren, bei welchen das Plasma zwischen zwei konzentrischen Zylindern erzeugt wird.
Mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung läßt sich schnell und in einfacher Weise ein Plasma erzeugen. Ein Problem bildet hierbei jedoch die Erzielung eines hochreinen Plasmas, d. h. eines Plasmas, in welchem nur wenige nichtionisierte Teilchen verbleiben. In dieser Hinsicht besteht bei den bekannten Vorrichtungen bisher folgende Schwierigkeit: Sobald das Plasma in diesen Vorrichtungen erhitzt wird, treffen die Plasmateilchen auf die Elektroden und die benachbarten Wandungen, wodurch Verunreinigungen freigesetzt werden, welche viele erwünschte Kernwechselwirkungen an ihrem Ablauf verhindern. Um dies zu vermeiden, wird bei vielen bekannten Vorrichtungen das Plasma zunächst an einem Ort erzeugt und sodann zur Erhitzung an einen anderen Ort verbracht, so daß keine störenden Elektroden mehr zugegen sind. Die zur Verbringung des Plasmas benötigten zusätzlichen Apparaturen erhöhen jedoch die Kompliziertheit der Anlage, und der größte Teil des Plasmas kann nach diesem Verfahren verlorengehen. Es wäre daher äußerst erwünscht, das Plasma innerhalb eines Ge-Hydromagnetische Stoßrohr-Vorrichtung zur
Plasmaerzeugung
Anmelder:
United States Atomic Energy Commission,
Washington, D. C. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. C. Wallach, Dipl.-Ing. G. Koch
und Dr. T. Haibach, Patentanwälte,
München 2, Kaufingerstr. 8
Als Erfinder benannt:
John Marsh Wilcos,
William Randolph Baker,
Orinda, Calif. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 7. Dezember 1961
(157 863)
biets erzeugen zu können, in welchem es von einem zusammenhaltenden Magnetfeld umgeben ist, ohne daß jedoch Elektroden oder andere gegenständliche Teile sich in der Nachbarschaft des das Plasma enthaltenen Bereichs befinden.
Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein hydromagnetischer Stoßrohr-Plasmagenerator geschaffen werden, bei dem eine Verunreinigung des erzeugten Plasmas im weiteren Verlauf, d. h. bei einer gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Komprimierung und Aufheizung sowie bei dem anschließenden eigentlichen Versuch, zuverlässig vermieden wird, und zwar ohne daß es erforderlich ist, das erzeugte Plasma zur weiteren Behandlung (Erhitzung und Versuchsausführung) eigens an einen anderen Ort zu überführen, an dem keine störenden Elektroden und Wandungsteile vorhanden sind, wie dies bisher erforderlich war.
Zu diesem Zweck ist bei einer hydromagnetischen Stoßrohr-Vorrichtung gemäß der Erfindung eine zweite Schalteinrichtung zur Überbrückung der elektrischen Entladungseinrichtung sowie eine Steuerschaltung vorgesehen, welche in einem vorgegebenen kurzen Zeitabstand nach Betätigung der ersten Schalteinrichtung die zweite Schalteinrichtung einschaltet, bevor die Ionisationswellenfront die gegenüberliegende Stirnseite der Zylinderkammer erreicht.
609 659/297
Die durch die Erfindung erzielte Wirkung läßt sich wie folgt beschreiben: Zunächst wird durch die Erregung der elektrischen Entladungseinrichtung in üblicher Weise eine von dieser ausgehende, in Längsrichtung des Stoßrohrs laufende hydromagnetische lonisationswelle erzeugt, welche ein praktisch völlig ionisiertes Gas zurückläßt; die laufende Ionisationsfront bzw. der Übergangsbereich zwischen dem Plasma und dem neutralen Gas ist dabei verhältnismäßig dünn und wohl definiert.
Indem gemäß der Erfindung die elektrische Entladungseinrichtung kurzgeschlossen wird, unmittelbar kurz bevor die Ionisationswellenfront die gegenüberliegende Stirnseite der Zylinderkammer erreicht, wird sichergestellt, daß keinerlei Unreinheiten freigesetzt werden. Die Plasmarotation kommt zum Stillstand, ganz ähnlich wie ein frei umlaufender Elektromotor durch Kurzschließen zum Anhalten gebracht wird. Die Kammer bzw. das Stoßrohr verbleibt daher mit einem nahezu völlig ionisierten Gas gefüllt zurück. Infolge des Aufbaues und der Wirkungsweise gemäß der Erfindung ist dieses Plasma durch entfernt angeordnete Elektroden erzeugt und weitgehend frei von Verunreinigungen. Zur Kompression und Erhitzung des Plasmas kann die Magnetfeldstärke sodann in bekannter Weise erhöht werden; auch kann zur Erzielung einer zusätzlichen Einfang- bzw. Abschlußwirkung die Konfiguration des Flaschenfeldes geändert werden. Das erhitzte, gemäß der Erfindung in hochreiner Form erhaltene Plasma kann sodann für verschiedene Zwecke verwendet werden, beispielsweise können Ionen extrahiert, freie Neutronen erzeugt und mittels bekannter Verfahren Studien zum Komplex »Kernfusion« durchgeführt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuerschaltung für die zweite Schalteinrichtung eine Verzögerungsschaltung aufweist, welcher bei Betätigung der ersten Schalteinrichtung ein Impuls zugeführt wird. Vorzugsweise ist ein Trigger-Impulsgenerator vorgesehen, dessen Ausgangsimpulse der ersten Schalteinrichtung (zur Auslösung der das Plasma erzeugenden Ionisationsstoßwelle) und gleichzeitig der Verzögerungsschaltung der Steuerschaltung für die zweite Schalteinrichtung (zur Vorbereitung des Anhaltens der Ionisationsstoßwelle kurz vor Erreichen der gegenüberliegenden Stirnseite) zugeführt werden.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die Elektrodenanordnung der Entladungsvorrichtung konzentrisch in Form einer Mittelelektrode und einer diese konzentrisch umgebenden Zylinderelektrode ausgebildet ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist gemäß der Erfindung die Einrichtung zur Erzeugung des Einschlußmagnetfeldes mit einer die Zylinderkammer umgebenden ringförmigen Magnetfeldwicklung, mit zwei in Abständen zueinander angeordneten stirnseitigen Abschnitten zur Erzeugung der verhältnismäßig starken Spiegelungsfelder und mit einem mittleren Abschnitt zur Erzeugung eines Einschlußmagnetfeldes geringerer Feldstärke für den eigentlichen Plasmabereich versehen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in dieser zeigt
F i g. 1 teilweise im Längsschnitt eine aufgebrochene Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung,
F i g. 2 im Längsschnitt ein Einzelteil der Vorrichtung nach der F i g. 1 in abgewandelter Ausführung für Betrieb bei niedrigem Gasdruck.
Wie aus der F i g. 1 ersichtlich ist, weist die Vorrichtung einen äußeren zylindrischen Mantel 6 aus rostfreiem Stahl oder einem entsprechenden leitenden Material auf, dessen Länge im gezeigten Beispiel wesentlich größer als sein Durchmesser ist. An den gegenüberliegenden Stirnseiten des Mantels 6 sind flache kreisförmige Abschlußdeckel 7 und 8 vorgesehen, welche die Plasmakammer 9 mit begrenzen. Das Verschlußteil 7 besteht aus leitendem Material und ist als Scheibe mit einer Mittelöffnung 13 ausgebildet. Axial innerhalb der Öffnung 13 ist eine Elektrode 11 aus Molybdän oder einem gleichartigen Material angeordnet; diese Elektrode ist in Abstand von einer koaxialen, leitenden Zylinderhülse 12 umgeben. Die Elektrode 11 ist mittels eines zwischen ihr und der Hülse 12 angeordneten ringförmigen Isolators 14 gehaltert. Die Hülse 12 ragt eine kurze Strecke in die Kammer 9 über die Elektrode 11 hinaus vor. Das äußere Ende 15 der Elektroden ist mit Gewinde versehen und ragt durch den kreisförmigen Isolator 14, der aus einem Material wie beispielsweise Quarz oder Tonerdekeramik besteht. Die Elektrode 11 ist an dem Isolator 14 mittels einer Mutter 16 befestigt, die mit dem Gewindebolzen 15 verschraubt ist.
Das andere stirnseitige Abschlußteil 8 des Mantels 6 kann entweder aus leitendem oder aus einem isolierenden Material bestehen; es weist Öffnungen zum Anschluß einer Vakuumpumpe 17 zum Evakuieren der Kammer 9 sowie zum Anschluß einer Gasquelle 18 zum Zuführen eines ionisierbaren Gases, wie beispielsweise Wasserstoff, Deuterium oder Tritium, über ein Regelventil 20 in die Kammer 9 auf. Zur Aufrechterhaltung des Vakuums sind zwischen den Einzelteilen der Vorrichtung an den erforderlichen Stellen O-Ring-Vakuumdichtungen 19 herkömmlicher Art vorgesehen.
Zur Erzeugung eines magnetischen Einschließfeldes ist koaxial um die Außenseite des Mantels 6 herum eine ringförmige mittlere Magnetwicklung 21 vorgesehen. Um das der Elektrode 11 zugeordnete Ende des Mantels 6 herum ist eine erste stirnseitige Wicklung 22, und entsprechend auf der gegenüberliegenden Seite der mittleren Magnetwicklung 21 eine zweite stirnseitige Wicklung 23 vorgesehen; die drei Wicklungen sind koaxial angeordnet. Die Wicklungen 22 und 23 sind so ausgelegt, daß sie ein stärkeres Magnetfeld als die Mittelwicklung 21 erzeugen, wodurch ein »Spiegek-Magnetfeld entsteht. Die Endwicklung 22 ist länger als die Wicklung 23, derart, daß im Bereich innerhalb der Hülse 12 das Magnetfeld im wesentlichen parallel zur Achse der Apparatur verläuft. Eine Stromquelle 24 ist mit der Mittelwicklung 21 und den Spiegel-Endwicklungen 22 und 23 verbunden; sie speist die Wicklungen mit Strom, wodurch in der Kammer 9 ein Magnetfeld erzeugt wird, dessen Verlauf durch die gestrichelten Linien 25 angedeutet ist.
Zur Erzeugung des Plasmas muß der Elektrode 11 ein Impuls hoher Energie zugeführt werden, welcher eine Entladung von der Mittelelektrode 11 zu der Hülse 12, die sich auf Massepotential befindet, einleitet. Zu diesem Zweck ist eine Hochspannungsquelle 26 über einen Strombegrenzungswiderstand 27 mit einer Impulsleitung 28 verbunden, welche aus mehreren in Form eines Tiefpaßfilters angeordneten In-
duktivitäten 29 und Kapazitäten 31 besteht. Die Kondensatoren 31 sind auf das volle Potential der Spannungsquelle 26 aufgeladen, wobei in der F i g. 1 ein positives Potential angegeben ist, wenngleich selbstverständlich ebensogut ein negatives Potential vorgesehen werden kann. Ferner ist ein zündstiftgesteuertes Entladungsrohr 32 vorgesehen, dessen Anode 33 mit der Impulsleitung 28 verbunden ist. Die Triggerelektrode 36 des Entladungsrohres 32 ist mit dem Ausgang eines Triggerimpulsgenerators 37 verbunden und erhält von diesem Einschaltimpulse, wodurch die Leitung zwischen einer Quecksilbernapfkathode 38 und der Anode 33 eingeleitet wird. Die Kathode 38 ist mit der Elektrode 11 verbunden. Sobald das Entladungsrohr 32 gezündet ist, entsteht eine Potentialdifferenz zwischen der Elektrode 11 und der an Masse liegenden Hülse 12; diese Potentialdifferenz bewirkt, daß eine ionisierende Wellenfront sich in axialer Richtung durch die Kammer 9 bewegt. Die Impulsleitung 28 liefert während der erforderlichen Zeitperiode einen annähernd konstanten Strom.
Aus den weiter oben erläuterten Gründen soll die Wellenfront zum Stillstand gebracht werden, bevor sie auf das zweite Stirnseite Verschlußteil 8 am gegenüberliegenden Ende der Kammer 9 trifft. Zu diesem Zweck ist ein Kurzschließ- oder Verriegelungs-Entladungsrohr 39 vorgesehen, dessen Anode 41 mit der Elektrode 11 und dessen Quecksilbernapfkathode 42 mit Masse verbunden ist. Die ionisierende Wellenfront wird das zweite Verschlußteil 8 in einer definierten Zeitspanne nach dem Beginn der Stromleitung in dem Entladungsrohr 32 erreichen, wobei dieses Zeitintervall eine von den Parametern des jeweiligen besonderen Ausführungsbeispiels abhängige Kenngröße darstellt, die in einfacher Weise empirisch bestimmbar ist. Man leitet daher einen Teil des Trigger-Ausgangsimpulses des Trigger-Impulsgenerators 37 durch eine Verzögerungsschaltung 43, die auf die genannte Zeitspanne eingestellt ist. Die Ausgangsgröße der Verzögerungsschaltung wird der Triggerelektrode 44 der Kurzschließ-Entladungsrohre 39 zugeführt und leitet in diesem die Stromleitung ein.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der Anordnung gemäß der Erfindung beschrieben. Zu diesem Zweck sei angenommen, daß die verschiedenen Betriebsspannungen eingeschaltet, die Magnetfeldspulen 21, 22 und 23 erregt und das Vakuumsystem sowie die Gasquellen in Betrieb sind. Die Impulsleitung 28 ist bis zur Erzeugung eines Impulses in dem Trigger-Impulsgenerator 37 voll aufgeladen, worauf die Entladungsröhre 32 zu leiten beginnt und das Potential der Impulsleitung 28 zwischen der Elektrode 11 und der Hülse 12 angelegt wird. Hierdurch kommt es zu einem örtlichen Durchschlag bzw. eine Entladung in dem Gas in der Kammer 9, wodurch ein Plasma entsteht; von der Hülse 12 zu der Elektrode 11 fließt ein radialer Strom. Dieser radiale Strom übt zusammen mit dem axialen Magnetfeld 25 eine Azimutalkraft auf das Plasma aus, wodurch dieses zu rotieren beginnt und dabei eine elektromotorische Gegenkraft entwikkelt, die bestrebt ist, den radialen Stromfiuß zu vermindern. Die Ionisation schreitet in Längsrichtung der Kammer 9, den Feldlinien 25 folgend, fort, derart, daß das Gas innerhalb eines mittleren axialen Bereichs in der Kammer ionisiert wird. Die Breite des Übergangsbereichs bzw. der Wellenfront zwischen dem warmen, hochionisierten rotierenden Plasma und dem im wesentlichen neutralen Qas kann in der Größenordnung von einigen Zentimetern liegen. Dieser Prozeß wird als »Einschalt«-Ionisationswelle bezeichnet, da die Wellenfront bei ihrer Ausbreitung eine Azimutalkomponente des Magnetfeldes »einschaltet«. Falls der ionisierende Strom, weiterhin fließt, nachdem die Wellenfront das entfernte Ende der Kammer 9 erreicht hat, treten schädliche Unreinheitselemente aus der zweiten stirnseitigen Abschlußplatte 8 in dem Plasma auf. Das der Elektrode 11
ίο zugeführte Potential wird daher durch das Kurzschließ-Entladungsrohr 42 unmittelbar, " sobald die Ionisationswelle das Ende der Kammer 8 erreicht, kurzgeschlossen. Hierdurch wird der Energiezufluß aus der Impulsleitung 28 zu der Kammer 9 unterbrachen und daher die Rotation des Plasmas abrupt beendet.
Das Gas im Mittelbereich der Kammer 9 ist durch den vorstehend beschriebenen Prozeß nahezu vollkommen ionisiert, wodurch ein im wesentlichen reines
ao Plasma entsteht, das innerhalb des magnetischen Spiegelfeldes eingeschlossen ist und dabei erhitzt wird; falls erwünscht, läßt sich eine weitere Erhitzung durch Erhöhung der Intensität des Magnetfeldes oder durch andere bekannte Verfahren erzielen.
Unter bestimmten Bedingungen, insbesondere bei niedrigem Gasdruck in der Kammer 9, kann der Durchschlag bzw. die Gasentladung dadurch erleichtert werden, daß man in der Mitte der Elektrode 11 eine Funkenstrecke vorsieht, wie in der F i g. 2 gezeigt ist.
F i g. 2 ist in Verbindung mit der F i g. 1 zu betrachten und zeigt in vergrößerter Ansicht eine abgeänderte Ausführung der Elektrode 11' mit Gewindebolzen 15'; in der abgeänderten Ausführung weist die Elektrode eine durchgehende axiale Bohrung 51 auf. Längs der Achse der Bohrung 51 ist ein einzelner Leiter 52 angeordnet und elektrisch durch einen Isolator 53 gegenüber der Elektrode 11' isoliert. Eine Stufe 54 an dem Isolator 53 und eine entsprechende Schulter 55 in der Bohrung 31 gestatten das Einlegen und Pressen einer O-Ring-Vakuumdichtung 19 zwischen dem Isolator 53 und der Elektrode 11'. Der Isolator 53 ist in seiner Lage durch eine am Ende des Gewindeteils 15 aufgeschraubte Mutter 56 gesichert. Am kammerseitigen Ende der Elektroden' steht der Leiter52 über den Isolator 53 vor, derart, daß ein kleiner Spalt das Ende des Leiters 52 von der Elektrode trennt. Zwischen dem Leiter 52 und Masse ist ein Kondensator 57 niedriger Kapazität vorgesehen.
Sobald im Betriebszustand der Elektrode 11' die Hochspannung über das zündstiftgesteuerte Entladungsrohr 32 zugeführt wird, liegt für einen Augenblick das volle Potential der Impulsleitung 28 an dem Spalt zwischen der Elektrode 11' und dem Leiter 52.
In dem Spalt tritt eine Gasentladung auf, welche eine große Menge von Elektronen und Ionen liefert, die ihrerseits sogleich eine Gasentladung von der Elektrode 11' zu der Hülse 12 einleiten. Der Kondensator 57 lädt sich schnell auf das volle Potential der Impulsleitung 28 auf, und der Bogen zwischen der Elektrode 11' und dem Leiter 52 wird rasch ausgelöscht. Alternativ kann die Energie für den Zündfunken auch von einer getrennten Impulsstromquelle geliefert werden, welche mit der Arbeitsweise des Trigger-Impulsgenerators 37 synchronisiert ist.
Aus dem Plasma können Ionen extrahiert werden, und die Wechselwirkungen von Teilchen in dem erhitzten Plasma erzeugen Neutronen, die für verschie-
dene Zwecke, beispielsweise zur Bestrahlung von Stoffen, verwendet werden können.
Bei einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung hatte die Kammer 9 eine Länge von 86 cm und einen Durchmesser von 20 cm. Die typische Magnet-Spiegelfeldstärke betrug etwa 15 KiIogauß mit einer erforderlichen Gesamtmagnetenergie von 150 Kilogauß. Die Impulsleitung 28 lieferte ein Ausgangspotential von 10 kV aus zehn 7,5-Mikrof arad-Kondensatoren. Die Kammer 9 war mit Wasserstoffgas mit einem Druck von 0,1 mm Hg gefüllt; der Ionisationsgrad betrug über 90 °/o. Die Geschwindigkeit der Ionisationswellenfront betrug etwa 5 cm pro Mikrosekunde; das Kurzschließ-Entladungsrohr 39 wurde somit annähernd 15 Mikrosekunden nach Auslösung des Zündignitrons 32 ausgelöst. Beide Ignitrons waren vom Typ RCA 5550.
Hinsichtlich der Erzeugung der Magnetfelder durch Erregung der Spulen 21, 22 und 23 kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung in vielfacher Weise betrieben werden. Der Strom aus der Magnetstromquelle 24 kann, so eingestellt werden, daß sich während des Ionisationsprozesses ein axiales Magnetfeld innerhalb der Kammer 9 ergibt; hierauf kann der Stromfluß durch die Wicklungen 22 und 23 zur Erzeugung von magnetischen Spiegelfeldern an den beiden Enden der Kammer 9, welche ein Entweichen des Plasmas verhindern sollen, erhöht werden.

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Hydromagnetische Stoßrohr-Vorrichtung zur Erzeugung eines hochreinen magnetohydrodynamischen Plasmas, mit einer mit Anschlüssen zur Evakuierung sowie zur Beschickung mit einem Füllgas versehenen zylindrischen Kammer ohne innere Teile, die an ihrer einen Stirnseite eine elektrische Entladungseinrichtung mit Elektroden aufweist, wovon eine über eine erste Schalteinrichtung mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines im wesentlichen achsparallel innerhalb der Zylinderkammer verlaufenden Einschlußmagnetfeldes, vorzugsweise in Form einer »magnetischen Flasche« mit Spiegel-Magnetfeldern an den stirnseitigen Enden der Zylinderkammer, so daß bei Betätigung der ersten Schalteinrichtung zur Erregung der elektrischen Entladungseinrichtung eine lineare Ionisationsstoßwelle erzeugt wird, welche die Kammer entlang dem axialen Magnetfeld in Richtung auf die gegenüberliegende Stirnseite durchsetzt und hierbei in dem Füllgas ein Plasma erzeugt, gekennzeichnet durch eine zweite Schalteinrichtung (39) zur Überbrückung der elektrischen Entladungseinrichtung (11, 12) sowie durch eine Steuerschaltung (43, 37), welche in einem vorgegebenen 'kurzen Zeitabstand nach Betätigung der ersten Schalteinrichtung (32) die zweite
Schalteinrichtung einschaltet, bevor die Ionisationswellenfront die gegenüberliegende Stirnseite (8) der Zylinderkammer (6) erreicht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung für die zweite Schalteinrichtung (39) eine Verzögerungsschaltung (43) aufweist, welcher bei Betätigung der ersten Schalteinrichtung (32) ein Impuls zugeführt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Trigger-Impulsgenerator (37), dessen Ausgangsimpulse der ersten Schalteinrichtung (32) und der Verzögerungsschaltung (43) der Steuerschaltung für die zweite Schalteinrichtung zugeführt werden.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen zündstiftgesteuerte Entladungsröhren (32 bzw. 39) aufweisen.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung der elektrischen Entladungseinrichtung konzentrisch in Form einer Mittelelektrode (11) und einer diese konzentrisch umgebenden Zylinderelektrode (12) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Emschlußmägnetfeldes eine die Zylinderkammer (6) umgebende ringförmige Magnetfeldwicklung (21 bis 23), mit zwei in Abständen zueinander angeordneten stirnseitigen Abschnitten (22, 23) zur Erzeugung der verhältnismäßig starken Spiegelungsfelder und einem mittleren Abschnitt (21) zur Erzeugung eines Einschlußmagnetfeldes geringerer Feldstärke für den eigentlichen Plasmabereich aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldwicklung in drei getrennte Wicklungen (21, 22, 23) aufgeteilt ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Entladungseinrichtung eine Funkenstrecke (52, F i g. 2) zur Einleitung der Gasentladung aufweist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1219 357;
»Raketentechnik und Raumfahrt«, Bd. V, 1961, Heft 3, S. 90 bis 101;
»The Physics of Fluids«, Vol. 4, 1961, Nr. 5,
S. 600;
»Nuclear Instruments and Methods«, Vol. 12,
1961, Nr. 2, S. 345 bis 348;
»Fiscia del Plasma: Experiment! e Tecniche«,
1960, S. 90 bis 96.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEU9369A 1961-12-07 1962-11-06 Hydromagnetische Stossrohr-Vorrichtung zur Plasmaerzeugung Pending DE1224415B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US157863A US3104345A (en) 1961-12-07 1961-12-07 Plasma generator for a highly ionized electrical plasma

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1224415B true DE1224415B (de) 1966-09-08

Family

ID=22565599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEU9369A Pending DE1224415B (de) 1961-12-07 1962-11-06 Hydromagnetische Stossrohr-Vorrichtung zur Plasmaerzeugung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US3104345A (de)
DE (1) DE1224415B (de)
GB (1) GB959150A (de)
NL (1) NL285745A (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3265583A (en) * 1964-04-14 1966-08-09 William R Baker Apparatus for producing and purifying plasma
US3467885A (en) * 1965-05-20 1969-09-16 Xerox Corp Method and apparatus for electromagnetically containing a plasma
US3452249A (en) * 1965-05-21 1969-06-24 Electro Optical Systems Inc Method and apparatus for containing a plasma produced by opposed electrodes
US3462622A (en) * 1966-04-27 1969-08-19 Xerox Corp Plasma energy extraction
US3437871A (en) * 1966-04-27 1969-04-08 Xerox Corp Plasma containment apparatus with ion cyclotron resonance heating
US3453474A (en) * 1966-04-27 1969-07-01 Xerox Corp Plasma arc electrodes
US4584160A (en) * 1981-09-30 1986-04-22 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Plasma devices
US4739170A (en) * 1985-05-09 1988-04-19 The Commonwealth Of Australia Plasma generator
AU581516B2 (en) * 1985-05-09 1989-02-23 Commonwealth Of Australia, The Plasma generator
US4899084A (en) * 1988-02-25 1990-02-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Particle accelerator employing transient space charge potentials
JP3504290B2 (ja) * 1993-04-20 2004-03-08 株式会社荏原製作所 低エネルギー中性粒子線発生方法及び装置
US5408942A (en) * 1993-08-06 1995-04-25 Young; Bob W. Combustion apparatus including pneumatically suspended combustion zone for waste material incineration and energy production
US9123508B2 (en) * 2004-02-22 2015-09-01 Zond, Llc Apparatus and method for sputtering hard coatings
US7095179B2 (en) * 2004-02-22 2006-08-22 Zond, Inc. Methods and apparatus for generating strongly-ionized plasmas with ionizational instabilities
US7663319B2 (en) * 2004-02-22 2010-02-16 Zond, Inc. Methods and apparatus for generating strongly-ionized plasmas with ionizational instabilities

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1219357A (fr) * 1958-12-24 1960-05-17 Csf Perfectionnements aux systèmes d'injection pour dispositifs de production de hautestempératures de plasma

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2992345A (en) * 1958-03-21 1961-07-11 Litton Systems Inc Plasma accelerators
US3064178A (en) * 1958-05-19 1962-11-13 Union Carbide Corp Inert-gas arc rectifier
US3005931A (en) * 1960-03-29 1961-10-24 Raphael A Dandl Ion gun
US3048736A (en) * 1960-04-04 1962-08-07 Westinghouse Electric Corp Arc chamber

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1219357A (fr) * 1958-12-24 1960-05-17 Csf Perfectionnements aux systèmes d'injection pour dispositifs de production de hautestempératures de plasma

Also Published As

Publication number Publication date
NL285745A (de) 1965-02-10
US3104345A (en) 1963-09-17
GB959150A (en) 1964-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0413276B1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung mit einer Plasmaquelle
EP0140005B1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung einer Plasmaquelle mit hoher Strahlungsintensität in Röntgenbereich
DE1224415B (de) Hydromagnetische Stossrohr-Vorrichtung zur Plasmaerzeugung
DE1181831B (de) Vorrichtung zum Erzeugen eines hochtempe-rierten Plasmas und deren Verwendung als Neutronenquelle
DE1044295B (de) Ionenquelle
DE1224412B (de) Vorrichtung und Verfahren zum Zuenden einer elektrodenlosen Hochfrequenz-Gasentladung mit induktiver Anregung
DE1943588C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Trennung eines wenigstens teilweise ionisierten Gasgemisches in eine leichtere und eine schwerere Fraktion
DE2112215B2 (de) Neutronengenerator
DE2552783B2 (de) Verfahren und anordnung zur erzeugung von ionen
DE1241542B (de) Vorrichtung zum Erzeugen und Einschliessen eines Plasmas
DE1789071B1 (de) Vorrichtung zur Untersuchung plasmaphysikalischer Vorgaenge
DE2208431C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Zünden einer Schaltröhre mit gekreuzten Feldern
DE1188221B (de) Verfahren zum Erzeugen einer energiereichen hochtemperierten Gasentladung
DE1214804B (de) Vorrichtung zum Erzeugen und Einschliessen eines Plasmas
DE1184435B (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ladungstraegerstrahl-Schweissen mit in zwei Kammern angeordneten Linsen
DE2328128C3 (de) Blitzentladungsröhre
DE3942307A1 (de) Vorrichtung zum schalten hoher elektrischer stroeme bei hohen spannungen
DE2819111C2 (de) Verfahren zum Einschalten einer Gasentladungs-Schaltröhre mit gekreuzten Feldern und zur Durchführung dieses Verfahrens ausgebildete Schaltröhre
DE3220980A1 (de) Hochspannungs-koaxialschalter
DE1236675B (de) Vorrichtung zur Erzeugung und Erhitzung eines Ionen-Elektronen-Plasmas
DE1928617C3 (de) Vorrichtung zur Durchführung chemischer Reaktionen mittels elektrischer Entladungen in einem in einer Überschallströmung ionisierten Gasstrom
DE1240199B (de) Entladungsvorrichtung zum Erzeugen einer energiereichen Bogenentladung
DE728749C (de) Anordnung zur Ausloesung kurzzeitiger Entladungen fuer Belichtungszwecke
DE1238540B (de) Elektrischer Schalter
DE638951C (de) Stromrichteranlage mit parallel geschalteten Haupt- und Nebenentladungswegen