JP2019215370A - 高性能frcを形成し維持するシステムおよび方法 - Google Patents
高性能frcを形成し維持するシステムおよび方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、2011年11月14日に出願された米国特許仮出願第61/559,154号の優先権を主張し、かつ2011年11月15日に出願された米国特許仮出願第61/559,721号の優先権を主張し、これらの出願が参照によって本明細書に組み込まれる。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
磁場反転配位(FRC)の磁場を生成し維持するシステムであって、
閉じ込めチャンバと、
前記閉じ込めチャンバに連結された第1および第2の直径方向に対向するFRC形成部分と、
前記閉じ込めチャンバに連結された複数の中性原子ビーム照射装置であって、前記システムは、割合R2/ρiに実質的に依存する従来のFRC閉じ込めスケーリングより、少なくとも2倍の偏差だけ従来のFRCの粒子閉じ込めより大きい前記粒子閉じ込めを有する、FRCを生成するように構成される、複数の中性原子ビーム照射装置と
を備える、システム。
(項目2)
前記第1および第2の形成部分に連結された、第1および第2のダイバータをさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記第1および第2のダイバータは、軸方向に向いたプラズマガンを含む、項目2に記載のシステム。
(項目4)
ミラープラグをさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目5)
表面ゲッタリング・システムをさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目6)
前記閉じ込めチャンバに連結された複数のサドルコイルをさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目7)
ペレット照射装置をさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目8)
開いた磁束表面の電気的バイアスに対してバイアス電極をさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目9)
磁場反転配位(FRC)の磁場を生成し維持するシステムであって、
閉じ込めチャンバと、
前記閉じ込めチャンバに連結された第1および第2の直径方向に対向するFRC形成部分であって、前記形成部分は、FRCを生成するためのモジュール化された形成システムを備え、前記FRCを前記閉じ込めチャンバの中央平面に向かって移動させる、第1および第2の直径方向に対向するFRC形成部分と、
前記第1および第2の形成部分に連結された第1および第2のダイバータと、
前記第1および第2のダイバータ、前記第1および第2の形成部分ならびに前記閉じ込めチャンバに作動可能に連結された第1および第2の軸方向プラズマガンと、 前記閉じ込めチャンバに連結され、前記閉じ込めチャンバの前記軸に垂直に配向された複数の中性原子ビーム照射装置と、
前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータに連結された磁気システムであって、前記磁気システムは、前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとの間の位置に第1および第2のミラープラグを含む、磁気システムと、
前記閉じ込めチャンバおよび前記第1および第2のダイバータに連結されたゲッタリング・システムと、
生成されたFRCの電気的バイアスの開いた磁束表面に対する1つまたは複数のバイアス電極であって、前記1つまたは複数のバイアス電極は、前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータの1つまたは複数の内部に位置付けられる、1つまたは複数のバイアス電極と、
前記閉じ込めチャンバに連結された2つ以上のサドルコイルと、
前記閉じ込めチャンバに連結されたイオンペレット照射装置と
を備える、システム。
(項目10)
前記システムは、割合R2/ρiに実質的に依存する従来のFRC閉じ込めスケーリングより、少なくとも2倍の偏差だけ従来のFRCの粒子閉じ込めより大きい前記粒子閉じ込めを有する、FRCを生成するように構成され、但し、Rは前記FRCの磁場のない半径であり、ρiは外部印加磁場において評価されたイオン・ラーモア半径である、項目9に記載のシステム。
(項目11)
前記システムは、約10−8トル以下の基準圧を有する真空を収容するように構築される、項目9に記載のシステム。
(項目12)
前記磁気システムは、前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータに沿った位置に軸方向に離間された、複数の疑似直流コイルを含む、項目9に記載のシステム。
(項目13)
前記磁気システムは、前記閉じ込めチャンバの端部と前記第1および第2の形成部分との間に位置付けられた、ミラーコイルの第1のセットをさらに備える、項目12に記載のシステム。
(項目14)
前記ミラープラグは、前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとのそれぞれの間にミラーコイルの第2のセットを備える、項目13に記載のシステム。
(項目15)
前記ミラープラグは、前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとのそれぞれの間の通路内の収縮部を中心に巻き付けられた、ミラープラグのセットをさらに備える、項目14に記載のシステム。
(項目16)
前記ミラープラグコイルは、小型パルスミラーコイルである、項目15に記載のシステム。
(項目17)
前記第1および第2の形成部分は、細長い管を備える、項目9に記載のシステム。
(項目18)
前記細長い管は、ライナーを有する石英管である、項目17に記載のシステム。
(項目19)
前記ライナーは、超高純度石英で形成される、項目18に記載のシステム。
(項目20)
前記形成システムは、パルス電力形成システムである、項目17に記載のシステム。
(項目21)
前記形成システムは、前記第1および第2の形成部分の前記細長い管を中心に巻き付けられた、前記ストラップアセンブリの個々のコイルのセットを活性化するために、複数のストラップアセンブリの個々に連結された、複数の電力および制御ユニットを備える、項目17に記載のシステム。
(項目22)
前記複数の電力および制御ユニットのそれぞれは、トリガーおよび制御システムを備える、項目21に記載のシステム。
(項目23)
前記複数の電力および制御ユニットの前記それぞれの前記トリガーおよび制御システムは、前記FRCが形成され次いで照射される、静的FRC形成、または前記FRCが形成され同時に移動される、動的FRC形成を可能にするために同期可能である、項目22に記載のシステム。
(項目24)
前記複数の中性原子ビーム照射装置は、1つまたは複数のRFプラズマ源中性原子ビーム照射装置、および1つまたは複数のアーク源中性原子ビーム照射装置を備える、項目9に記載のシステム。
(項目25)
前記複数の中性原子ビーム照射装置は、前記FRCのセパラトリックス内の目標トラッピング領域を備える前記FRCに接する照射通路で配向される、項目9に記載のシステム。
(項目26)
前記ペレット照射装置は、前記閉じ込めチャンバに連結され、イオンペレットを前記FRCに直接配向する、12バレルペレット照射装置である、項目25に記載のシステム。
(項目27)
前記ゲッタリング・システムは、前記閉じ込めチャンバおよび前記第1および第2のダイバータのプラズマ対向面を被覆する、チタニウム成膜システムおよびリチウム成膜システムの1つまたは複数を備える、項目9に記載のシステム。
(項目28)
前記成膜システムは、蒸着技法を利用する、項目27に記載のシステム。
(項目29)
前記リチウム成膜システムは、ガイドノズルを備える複数の原子炉を備える、項目27に記載のシステム。
(項目30)
前記チタニウム成膜システムは、ガイドシュラウドを備える複数の中実の加熱球を備える、項目27に記載のシステム。
(項目31)
バイアス電極は、開いた磁力線に接触するために、前記閉じ込めチャンバ内に位置付けられた1つまたは複数の点電極、方位的に対称の形で遠端磁束層に帯電させるための、前記閉じ込めチャンバと前記第1および第2の形成部分との間の環状電極のセット、複数の同心磁束層に帯電させるための、前記第1および第2のダイバータ内に位置付けられた複数の同心積層電極、ならびに開いた磁束を遮断するための前記プラズマガンの陽極の1つまたは複数を含む、項目9に記載のシステム。
(項目32)
磁場反転配位(FRC)の磁場を生成し維持するシステムであって、
閉じ込めチャンバと、
前記閉じ込めチャンバに連結された第1および第2の直径方向に対向するFRC形成部分と、
前記第1および第2の形成部分に連結された第1および第2のダイバータと、 前記第1および第2のダイバータ、前記第1および第2の形成部分ならびに前記閉じ込めチャンバに作動可能に連結された第1および第2の軸方向プラズマガンと、
前記閉じ込めチャンバに連結され、前記閉じ込めチャンバの前記軸に垂直に配向された複数の中性原子ビーム照射装置と、
前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータに連結された磁気システムであって、前記磁気システムは、前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとの間の位置に第1および第2のミラープラグを含む、磁気システムと
を備える、システム。
(項目33)
前記システムは、割合R2/ρiに実質的に依存する従来のFRC閉じ込めスケーリングより、少なくとも2倍の偏差だけ従来のFRCの粒子閉じ込めより大きい前記粒子閉じ込めを有する、FRCを生成するように構成され、但し、Rは前記FRCの磁場のない半径であり、ρiは外部印加磁場において評価されたイオン・ラーモア半径である、項目32に記載のシステム。
(項目34)
前記磁気システムは、前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータに沿った位置に軸方向に離間された、複数の疑似直流コイルを含む、項目32に記載のシステム。
(項目35)
前記磁気システムは、前記閉じ込めチャンバの端部と前記第1および第2の形成部分との間に位置付けられた、ミラーコイルの第1のセットをさらに備える、項目34に記載のシステム。
(項目36)
前記ミラープラグは、前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとのそれぞれの間にミラーコイルの第2のセットを備える、項目35に記載のシステム。
(項目37)
前記ミラープラグは、前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとのそれぞれの間の通路内の収縮部を中心に巻き付けられた、ミラープラグのセットをさらに備える、項目36に記載のシステム。
(項目38)
前記ミラープラグコイルは、小型パルスミラーコイルである、項目37に記載のシステム。
(項目39)
前記閉じ込めチャンバに連結され、前記閉じ込めチャンバの前記軸に垂直に配向された複数の中性原子ビーム照射装置をさらに備える、項目32に記載のシステム。
(項目40)
前記第1および第2のダイバータ、前記第1および第2の形成部分ならびに前記閉じ込めチャンバに作動可能に連結された第1および第2の軸方向プラズマガンをさらに備える、項目39に記載のシステム。
(項目41)
前記閉じ込めチャンバおよび前記第1および第2のダイバータに連結されたゲッタリング・システムをさらに備える、項目39に記載のシステム。
(項目42)
生成されたFRCの電気的バイアスの開いた磁束表面に対する1つまたは複数のバイアス電極であって、前記1つまたは複数のバイアス電極は、前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータの1つまたは複数の内部に位置付けられる、1つまたは複数のバイアス電極をさらに備える、項目39に記載のシステム。
(項目43)
前記閉じ込めチャンバに連結された2つ以上のサドルコイルをさらに備える、項目39に記載のシステム。
(項目44)
前記閉じ込めチャンバに連結されたイオンペレット照射装置をさらに備える、項目39に記載のシステム。
(項目45)
前記形成部分は、FRCを生成するためのモジュール化された形成システムを備え、前記FRCを前記閉じ込めチャンバの中央平面に向かって移動させる、項目39に記載のシステム。
(項目46)
磁場反転配位(FRC)の磁場を生成し維持するシステムであって、
閉じ込めチャンバと、
前記閉じ込めチャンバに連結された第1および第2の直径方向に対向するFRC形成部分と、
前記第1および第2の形成部分に連結された第1および第2のダイバータと、
前記閉じ込めチャンバに連結され、前記閉じ込めチャンバの前記軸に垂直に配向された複数の中性原子ビーム照射装置と、
前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータに連結された磁気システムと、
生成されたFRCの電気的バイアスの開いた磁束表面に対する1つまたは複数のバイアス電極であって、前記1つまたは複数のバイアス電極は、前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータの1つまたは複数の内部に位置付けられる、1つまたは複数のバイアス電極と
を備える、システム。
(項目47)
前記システムは、割合R2/ρiに実質的に依存する従来のFRC閉じ込めスケーリングより、少なくとも2倍の偏差だけ従来のFRCの粒子閉じ込めより大きい前記粒子閉じ込めを有する、FRCを生成するように構成され、但し、Rは前記FRCの磁場のない半径であり、ρiは外部印加磁場において評価されたイオン・ラーモア半径である、項目46に記載のシステム。
(項目48)
バイアス電極は、開いた磁力線に接触するために、前記閉じ込めチャンバ内に位置付けられた1つまたは複数の点電極、方位的に対称の形で遠端磁束層に帯電させるための、前記閉じ込めチャンバと前記第1および第2の形成部分との間の環状電極のセット、複数の同心磁束層に帯電させるための、前記第1および第2のダイバータ内に位置付けられた複数の同心積層電極、ならびに開いた磁束を遮断するための前記プラズマガンの陽極の1つまたは複数を含む、項目46に記載のシステム。
(項目49)
前記磁気システムは、前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータに沿った位置に軸方向に離間された、複数の疑似直流コイルを含む、項目46に記載のシステム。
(項目50)
前記磁気システムは、前記閉じ込めチャンバの端部と前記第1および第2の形成部分との間に位置付けられた、ミラーコイルの第1のセットをさらに備える、項目49に記載のシステム。
(項目51)
前記磁気システムは、第1および第2のミラープラグをさらに備え、ミラープラグの前記第1および第2のセットは、前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとのそれぞれの間にミラーコイルの第2のセットを備える、項目50に記載のシステム。
(項目52)
前記第1および第2のミラープラグは、前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとのそれぞれの間の通路内の収縮部を中心に巻き付けられた、ミラープラグのセットをさらに備える、項目51に記載のシステム。
(項目53)
前記ミラープラグコイルは、小型パルスミラーコイルである、項目52に記載のシステム。
(項目54)
前記第1および第2の形成部分は、細長い石英管を備える、項目46に記載のシステム。
(項目55)
前記形成部分は、前記石英管に連結されたパルス電力形成システムを備える、項目54に記載のシステム。
(項目56)
前記形成システムは、前記第1および第2の形成部分の前記細長い管を中心に巻き付けられた、前記ストラップアセンブリの個々のコイルのセットを活性化するために、複数のストラップアセンブリの個々に連結された、複数の電力および制御ユニットを備える、項目55に記載のシステム。
(項目57)
前記複数の電力および制御ユニットのそれぞれは、トリガーおよび制御システムを備える、項目56に記載のシステム。
(項目58)
前記複数の電力および制御ユニットの前記それぞれの前記トリガーおよび制御システムは、前記FRCが形成され次いで照射される、静的FRC形成、または前記FRCが形成され同時に移動される、動的FRC形成を可能にするために同期可能である、項目57に記載のシステム。
(項目59)
前記複数の中性原子ビーム照射装置は、前記FRCのセパラトリックス内の目標トラッピング領域を備える前記FRCに接する照射通路で配向される、項目46に記載のシステム。
(項目60)
前記閉じ込めチャンバに連結されたイオンペレット照射装置をさらに備える、項目46に記載のシステム。
(項目61)
前記閉じ込めチャンバに連結された2つ以上のサドルコイルをさらに備える、項目46に記載のシステム。
(項目62)
前記閉じ込めチャンバおよび前記第1および第2のダイバータに連結されたゲッタリング・システムをさらに備える、項目46に記載のシステム。
(項目63)
前記第1および第2のダイバータ、前記第1および第2の形成部分ならびに前記閉じ込めチャンバに作動可能に連結された第1および第2の軸方向プラズマガンをさらに備える、項目46に記載のシステム。
(項目64)
磁場反転配位(FRC)の磁場を生成し維持するシステムであって、
閉じ込めチャンバと、
前記閉じ込めチャンバに連結された第1および第2の直径方向に対向するFRC形成部分と、
前記第1および第2の形成部分に連結された第1および第2のダイバータと、 前記第1および第2のダイバータ、前記第1および第2の形成部分ならびに前記閉じ込めチャンバに作動可能に連結された第1および第2の軸方向プラズマガンと、
前記閉じ込めチャンバに連結され、前記閉じ込めチャンバの前記軸に垂直に配向された複数の中性原子ビーム照射装置と、
前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータに連結された磁気システムと
を備える、システム。
(項目65)
前記システムは、割合R2/ρiに実質的に依存する従来のFRC閉じ込めスケーリングより、少なくとも2倍の偏差だけ従来のFRCの粒子閉じ込めより大きい前記粒子閉じ込めを有する、FRCを生成するように構成され、但し、Rは前記FRCの磁場のない半径であり、ρiは外部印加磁場において評価されたイオン・ラーモア半径である、項目64に記載のシステム。
(項目66)
前記第1および第2の形成部分のそれぞれは、細長い管、および前記細長い管に連結されたパルス電力形成システムを備える、項目64に記載のシステム。
(項目67)
前記形成システムは、前記第1および第2の形成部分の前記細長い管を中心に巻き付けられた、前記ストラップアセンブリの個々のコイルのセットを活性化するために、複数のストラップアセンブリの個々に連結された、複数の電力および制御ユニットを備える、項目66に記載のシステム。
(項目68)
前記複数の電力および制御ユニットのそれぞれは、トリガーおよび制御システムを備える、項目67に記載のシステム。
(項目69)
前記複数の電力および制御ユニットの前記それぞれの前記トリガーおよび制御システムは、前記FRCが形成され次いで照射される、静的FRC形成、または前記FRCが形成され同時に移動される、動的FRC形成を可能にするために同期可能である、項目68に記載のシステム。
(項目70)
生成されたFRCの電気的バイアスの開いた磁束表面に対する1つまたは複数のバイアス電極をさらに備える、項目64に記載のシステム。
(項目71)
前記1つまたは複数のバイアス電極は、開いた磁力線に接触するために、前記閉じ込めチャンバ内に位置付けられた1つまたは複数の点電極、方位的に対称の形で遠端磁束層に帯電させるための、前記閉じ込めチャンバと前記第1および第2の形成部分との間の環状電極のセット、複数の同心磁束層に帯電させるための、前記第1および第2のダイバータ内に位置付けられた複数の同心積層電極、ならびに開いた磁束を遮断するための前記プラズマガンの陽極の1つまたは複数を含む、項目70に記載のシステム。
(項目72)
前記磁気システムは、前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータに沿った位置に軸方向に離間された、複数の疑似直流コイル、ならびに前記閉じ込めチャンバの端部と前記第1および第2の形成部分との間に位置付けられた、ミラーコイルの第1のセットを含む、項目64に記載のシステム。
(項目73)
前記磁気システムは、第1および第2のミラープラグをさらに備え、前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとのそれぞれの間のミラーコイルの第2のセットを備える、項目72に記載のシステム。
(項目74)
前記ミラープラグは、前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとのそれぞれの間の通路内の収縮部を中心に巻き付けられた、小型パルスミラープラグコイルのセットをさらに備える、項目73に記載のシステム。
(項目75)
前記複数の中性原子ビーム照射装置は、前記FRCのセパラトリックス内の目標トラッピング領域を備える前記FRCに接する照射通路で配向される、項目64に記載のシステム。
(項目76)
前記閉じ込めチャンバに連結されたイオンペレット照射装置をさらに備える、項目64に記載のシステム。
(項目77)
前記閉じ込めチャンバに連結された2つ以上のサドルコイルをさらに備える、項目64に記載のシステム。
(項目78)
前記閉じ込めチャンバおよびゲッタリング材料の層を有する前記第1および第2のダイバータの前記プラズマ対向面を被覆するように構成されたゲッタリング・システムをさらに備える、項目46に記載のシステム。
(項目79)
磁場反転配位(FRC)の磁場を生成し維持するシステムであって、
閉じ込めチャンバと、
前記閉じ込めチャンバに連結された第1および第2の直径方向に対向するFRC形成部分と、
前記第1および第2の形成部分に連結された第1および第2のダイバータと、 前記閉じ込めチャンバに連結され、前記閉じ込めチャンバの前記軸に垂直に配向された複数の中性原子ビーム照射装置と、
前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータに連結された磁気システムと、
前記閉じ込めチャンバおよびゲッタリング材料の層を有する前記第1および第2のダイバータの前記プラズマ対向面を被覆するように構成されたゲッタリング・システムと
を備える、システム。
(項目80)
前記システムは、割合R2/ρiに実質的に依存する従来のFRC閉じ込めスケーリングより、少なくとも2倍の偏差だけ従来のFRCの粒子閉じ込めより大きい前記粒子閉じ込めを有する、FRCを生成するように構成され、但し、Rは前記FRCの磁場のない半径であり、ρiは外部印加磁場において評価されたイオン・ラーモア半径である、項目79に記載のシステム。
(項目81)
前記ゲッタリング・システムは、前記閉じ込めチャンバおよび前記第1および第2のダイバータのプラズマ対向面を被覆する、チタニウム成膜システムおよびリチウム成膜システムの1つまたは複数を備える、項目79に記載のシステム。
(項目82)
前記成膜システムは、蒸着技法を利用する、項目81に記載のシステム。
(項目83)
前記リチウム成膜システムは、ガイドノズルを備える複数の原子炉を備える、項目81に記載のシステム。
(項目84)
前記チタニウム成膜システムは、ガイドシュラウドを備える複数の中実の加熱球を備える、項目81に記載のシステム。
(項目85)
前記第1および第2のダイバータ、前記第1および第2の形成部分ならびに前記閉じ込めチャンバに作動可能に連結された第1および第2の軸方向プラズマガンをさらに備える、項目79に記載のシステム。
(項目86)
前記第1および第2の形成部分のそれぞれは、細長い管、および前記細長い管に連結されたパルス電力形成システムを備える、項目79に記載のシステム。
(項目87)
前記形成システムは、前記第1および第2の形成部分の前記細長い管を中心に巻き付けられた、前記ストラップアセンブリの個々のコイルのセットを活性化するために、複数のストラップアセンブリの個々に連結された、複数の電力および制御ユニットを備える、項目86に記載のシステム。
(項目88)
生成されたFRCの電気的バイアスの開いた磁束表面に対する1つまたは複数のバイアス電極をさらに備える、項目79に記載のシステム。
(項目89)
前記1つまたは複数のバイアス電極は、開いた磁力線に接触するために、前記閉じ込めチャンバ内に位置付けられた1つまたは複数の点電極、方位的に対称の形で遠端磁束層に帯電させるための、前記閉じ込めチャンバと前記第1および第2の形成部分との間の環状電極のセット、複数の同心磁束層に帯電させるための、前記第1および第2のダイバータ内に位置付けられた複数の同心積層電極、ならびに開いた磁束を遮断するための前記プラズマガンの陽極の1つまたは複数を含む、項目88に記載のシステム。
(項目90)
前記磁気システムは、前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータに沿った位置に軸方向に離間された、複数の疑似直流コイル、前記閉じ込めチャンバの端部と前記第1および第2の形成部分との間に位置付けられた、ミラーコイルの第1のセット、ならびに前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとのそれぞれの間のミラーコイルの第2のセットを含む、項目79に記載のシステム。
(項目91)
前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとのそれぞれの間の通路内の収縮部を中心に巻き付けられた、小型パルスミラーコイルのセットをさらに備える、項目79に記載のシステム。
(項目92)
磁場反転配位(FRC)の磁場を生成し維持するシステムであって、
閉じ込めチャンバと、
前記閉じ込めチャンバに連結された第1および第2の直径方向に対向するFRC形成部分と、
前記第1および第2の形成部分に連結された第1および第2のダイバータと、
前記閉じ込めチャンバに連結され、前記閉じ込めチャンバの前記軸に垂直に配向された複数の中性原子ビーム照射装置と、
前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータに連結された磁気システムであって、前記磁気システムは、前記閉じ込めチャンバの前記中央平面の各側面上に前記閉じ込めチャンバに連結された2つ以上のサドルコイルを備える、磁気システムと
を備える、システム。
(項目93)
前記システムは、割合R2/ρiに実質的に依存する従来のFRC閉じ込めスケーリングより、少なくとも2倍の偏差だけ従来のFRCの粒子閉じ込めより大きい前記粒子閉じ込めを有する、FRCを生成するように構成され、但し、Rは前記FRCの磁場のない半径であり、ρiは外部印加磁場において評価されたイオン・ラーモア半径である、項目92に記載のシステム。
(項目94)
前記第1および第2のダイバータ、前記第1および第2の形成部分ならびに前記閉じ込めチャンバに作動可能に連結された第1および第2の軸方向プラズマガンをさらに備える、項目92に記載のシステム。
(項目95)
前記第1および第2の形成部分のそれぞれは、細長い管、および前記細長い管に連結されたパルス電力形成システムを備える、項目92に記載のシステム。
(項目96)
生成されたFRCの電気的バイアスの開いた磁束表面に対する1つまたは複数のバイアス電極をさらに備える、項目92に記載のシステム。
(項目97)
前記1つまたは複数のバイアス電極は、開いた磁力線に接触するために、前記閉じ込めチャンバ内に位置付けられた1つまたは複数の点電極、方位的に対称の形で遠端磁束層に帯電させるための、前記閉じ込めチャンバと前記第1および第2の形成部分との間の環状電極のセット、複数の同心磁束層に帯電させるための、前記第1および第2のダイバータ内に位置付けられた複数の同心積層電極、ならびに開いた磁束を遮断するための前記プラズマガンの陽極の1つまたは複数を含む、項目96に記載のシステム。
(項目98)
前記磁気システムは、前記閉じ込めチャンバ、前記第1および第2の形成部分、ならびに前記第1および第2のダイバータに沿った位置に軸方向に離間された、複数の疑似直流コイル、前記閉じ込めチャンバの端部と前記第1および第2の形成部分との間に位置付けられた、ミラーコイルの第1のセット、ならびに前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとのそれぞれの間のミラーコイルの第2のセットを含む、項目92に記載のシステム。
(項目99)
前記第1および第2の形成部分と前記第1および第2のダイバータとのそれぞれの間の通路内の収縮部を中心に巻き付けられた、小型パルスミラーコイルのセットをさらに備える、項目98に記載のシステム。
真空システム
図2および3は、本FRCシステム10の概略を示す。FRCシステム10は、2つの直径方向に対向する磁場反転シータピンチ形成部分200、およびその形成部分200を超えた、中性密度および不純物汚染を制御するための2つのダイバータ・チャンバ300によって包囲された中央閉じ込め容器100を含む。本FRCシステム10は、超高真空を収容するように構築されており、一般的な基準圧10〜8トルで作動する。このような真空圧は、嵌合構成要素、金属Oリング、高純度の内壁の間のダブルポンプの嵌合フランジを使用し、ならびに物理的および化学的洗浄に続き、24時間250℃での真空焼成および水素グロー放電洗浄などの、組立て前にすべての部分を最初に慎重に表面調整する必要がある。
磁気システム400は、図2および3に示されている。図2は、他の特徴の中でとりわけ、FRCシステム10によって生産可能なFRC450に関する、FRC磁束および密度等高線(径方向および軸方向座標の関数として)を示す。これらの等高線は、FRCシステム10に対応するシステムおよび方法をシミュレーションするために開発されたコードを使用して、二次元抵抗性Hall−MHD数値シミュレーションによって獲得されたものであり、測定された実験データとよく合致する。図2に見られるように、FRC450は、セパラトリックス451の内側のFRC450の内部453で、閉じた磁力線のトーラス、およびセパラトリックス451のすぐ外側の開いた磁力線452上の環状縁層456からなる。縁層456は、FRCの長さを超えて集結してジェット454になり、自然ダイバータを提供する。
パルス電力形成システム210は、修正シータピンチ原理に基づいて作動する。それぞれが形成部分200の1つに電力を供給する、2つのシステムが存在する。図4〜6は、形成システム210の主な構築ブロックおよび配置を示す。形成システム210は、個々のユニット(=スキッド)220からなるモジュラーパルス電力配置から構成され、スキッド220のそれぞれは、形成石英管240を中心に巻き付くストラップアセンブリ230(=ストラップ)のコイル232のサブセットを活性化する。各スキッド220は、コンデンサ221、インダクタ223、高速大電流スイッチ225および関連トリガー222ならびにダンプ回路224から構成される。全体で、各形成システム210は、350〜400kJの容量エネルギーを保存し、この容量エネルギーは、最高35GWまでの電力を提供してFRCを形成し加速する。これらの構成要素の協調された作動は、最先端のトリガーおよび制御システム222および224を介して達成され、それによって各形成部分200上の形成システム210間のタイミングを同期することが可能になり、スイッチングジッタを数十ナノ秒に最小化する。このモジュラー設計の利点は、その柔軟な作動である。すなわち、FRCをその場で形成でき、次いで加速し照射する(=静的形成)、または形成し同時に加速する(=動的形成)ことができる。
中性原子ビームは、FRCシステム10上に配置されて、加熱および電流駆動を提供し、ならびに高速粒子圧力を増強させる。図3および8に示したように、中性原子ビーム照射システム610および640を備える個々のビーム線は、中央閉じ込めチャンバ100を中心に配置され、衝突パラメータをもつFRCプラズマに接線方向に(また閉じ込めチャンバ100の軸に垂直に)高速粒子を照射し、その結果、目標トラッピング領域は、セパラトリックス451内に良好に存在する(図2参照)。照射システム610および640のそれぞれは、最高1MWまでの中性ビーム出力を20〜40keVの粒子エネルギーでFRCプラズマに照射することができる。システム610および640は、陽イオンのマルチアパーチャ抽出源に基づき、幾何学的収束、イオン抽出グリッドの慣性冷却および差動排気を利用する。異なるプラズマ源の使用を別として、システム610および640は、それぞれの装着場所に嵌合するためにシステム610および640の物理的設計によって主に差別化され、側部および頂部の照射能力をもたらす。これらの中性ビーム照射装置の典型的な構成要素は、側部照射装置システム610に対して図7に具体的に示されている。図7に示したように、個々の中性ビームシステム610はそれぞれ、端部を被覆する磁気遮蔽614を備える入力端部にRFプラズマ源612を含む(これは、システム640ではアーク源に置き換えられる)。イオン光源および加速グリッド616は、プラズマ源612に連結され、仕切弁620は、イオン光源および加速グリッド616と中和装置622との間に位置付けられる。偏向磁気624およびイオンダンプ628は、中和装置622と出口端における照準装置630との間に配置される。冷却システムは、2つのクライオ冷凍機634、2つのクライオパネル636およびLN2シュラウド638を備える。この柔軟な設計により、FRCパラメータの広範囲に亘る作動が可能になる。
新しい粒子を照射し、FRCの粒子インベントリをより良好に制御する手段を提供するために、12バレルペレット照射装置700(例えば、I.Vinyarら、「Pellet Injectors Developed at PELIN for JET,
TAE, and HL−2A(JET、TAE、およびHL−2Aに対してPELINで開発されたペレット照射装置)」第26回Fusion Science and Technology Symposium(核融合科学技術シンポジウム)の報告書、9月27日〜10月1日(2010)参照)がFRCシステム10上に利用される。図3は、FRCシステム10上のペレット照射装置700の配置を示す。円筒形ペレット(Dは約1mm、Lは約1〜2mm)は、FRCに速度150〜250km/sの範囲で照射される。個々のペレットはそれぞれ、約5×1019の水素原子を含み、これはFRCの粒子インベントリに匹敵する。
中性ハロガスは、すべての閉じ込めシステムにおいて深刻な問題であることは周知である。電荷交換および再利用(壁からの低温の不純物材料の放出)プロセスは、エネルギーおよび粒子閉じ込めに壊滅的な影響を与える可能性がある。加えて、縁部におけるまたは縁部付近のいかなる高濃度の中性ガスも、照射された大きい軌道(高エネルギー)の粒子(大きい軌道は、FRCトポロジーの規模の軌道、または少なくとも特性磁界勾配長さスケールよりはるかに大きい軌道半径を有する粒子を指す)の耐用期間を即座に喪失させる、または少なくとも大幅に短くする、すなわち、これは、補助ビーム加熱を介する融合を含め、すべてのエネルギープラズマの適用に弊害をもたらす。
上述のように、FRCシステム10は、図2および3に示したように、ミラーコイル420、430、および444のセットを利用する。ミラーコイル420の第1のセットは、閉じ込めチャンバ100の2つの軸方向端部に配置され、主磁気システム410の閉じ込めコイル412、414および416から単独に活性化される。ミラーコイル420の第1のセットは、主に融合中にFRC450を進め軸方向に包含する助けとなり、持続している間に平衡成形制御を提供する。第1のミラーコイルセット420は、中央閉じ込めコイル412によって生成された中央閉じ込め磁場より名目上高い磁場(約0.4〜0.5T)を生成する。ミラーコイル430の第2のセットは、3つの小型の疑似直流ミラーコイル432、434および436を含み、形成部分200とダイバータ300との間に配置され、一般的なスイッチ電源によって駆動される。ミラーコイル432、434および436は、より小型のパルスミラープラグコイル444(容量電源によって供給される)および物理的収縮部442と一緒に、狭い低ガス伝導通路を非常に高い磁場(約10〜20msの立上り時間で2〜4T)で提供する、ミラープラグ440を形成する。最も小型のパルスミラーコイル444は、閉じ込めコイル412、414および416のメートルプラススケールの孔およびパンケーキ型設計に比べて、小型の径方向寸法、20cmの孔および同様の長さである。ミラープラグ440の目的は、以下のように多種多様である。(1)コイル432、434、436および444を堅く束ね、磁束表面452および端部に流れるプラズマジェット454を、遠隔ダイバータ・チャンバ300に導く。これは、排出粒子がダイバータ300に適切に到着し、中央FRC450の開いた磁力線452領域からダイバータ300までずっと追跡する、連続した磁束表面455が存在することを確実にする。(2)FRCシステム10における物理的収縮部442は、それを通ってコイル432、434、436および444が磁束表面452およびプラズマジェット454を通過することができ、ダイバータ300内に着座するプラズマガン350からの中性ガス流を妨げる。同じように、収縮部442は、形成部分200からダイバータ300へのガスの逆流を防止し、それによってFRCの起動を開始するときに、FRCシステム10全体に導入しなければならない中性粒子の数が低減する。(3)コイル432、434、436および444によって生成された強い軸方向のミラーは軸方向の粒子損失を低減し、それによって開いた磁力線上の平行な粒子拡散係数が低減する。
ダイバータ300のダイバータ・チャンバ310内に装着されたガン350からのプラズマ流は、安定性および中性ビーム性能を向上させることを意図する。ガン350は、図3および10に示したように、ダイバータ300のチャンバ310の内側の軸上に装着され、プラズマ流をダイバータ300内の開いた磁力線452に沿って、閉じ込めチャンバ100の中心に向かって生成する。ガン350は、ワッシャー積層チャネル内に高濃度ガス放出で作動し、5〜10msに完全にイオン化されたプラズマを数キロアンペア生成するように設計されている。ガン350は、出力プラズマ流を閉じ込めチャンバ100内の所望のサイズのプラズマに一致させる、パルス磁気コイルを含む。ガン350の技術パラメータは、5〜13cmの外径、および最高10cmまでの内径を有するチャネルを特徴とし、ガンの内部磁場は0.5〜2.3Tで、400〜600Vで10〜15kAの放電電流を提供する。
開いた磁束表面の電気バイアスは、方位E×B運動を起こす径方向電位を提供することができ、方位E×B運動は、開いた磁力線プラズマの回転、ならびに速度シアを介して実際のFRCコア450を制御するための、ノブを回すのに類似した制御機構を提供する。この制御を達成させるために、FRCシステム10は、機械の様々な部分に配置された様々な電極を戦略的に利用する。図3は、FRCシステム10内の好ましい場所に位置付けられたバイアス電極を示す。
良好に開発された磁場反転シータピンチ技法の後に、FRCシステム10上の標準プラズマ形成が続く。FRCを開始するための通常のプロセスは、定常状態作動のために疑似直流コイル412、414、416、420、432、434および436を駆動することにより開始する。次いでパルス電力形成システム210のRFTPパルス電力回路は、パルス高速磁場反転コイル232を駆動して、形成部分200内に約−0.05Tの一時的な逆バイアスを生成する。この点で、9〜20psiの所定の量の中性ガスを、形成部分200の外端上に配置されたフランジにおいて方位角に配向されたパフ弁のセットを介して、(北および南の)形成部分200の石英管チャンバ240によって画定された2つの形成容積の中に照射する。次に、小さいRF(約数百キロヘルツ)の磁場を、石英管240の表面上のアンテナのセットから生成して、中性ガス柱内に局所シードイオン化領域(local seed ionization region)の形でプレプレイオン化(pre−pre−ionization)を生成する。これに続いて、パルス高速磁場反転コイル232を駆動する電流上にシータリング変調を加え、これによりガス柱のより広範囲のプレイオン化がもたらされる。最後に、パルス電力形成システム210の主要パルスパワーバンクを燃やして、最高0.4Tまでの順方向バイアス磁場を生成するためにパルス高速磁場反転コイル232を駆動する。このステップは、順方向バイアス磁場が形成管240の全長に亘って均一に生成されるように(静的形成)、または連続蠕動磁場変調が、形成管240の軸に沿って達成されるように(動的形成)、時系列にすることができる。
図12は、FRC450のシータピンチ融合プロセスの力学を示すために、セパラトリックスの半径rsに近づく、排除磁束半径rΔФの通常の時間発展を示す。2つ(北および南)の個々のプラズモイドは、同時に生成され、次いでそれぞれの形成部分200から出て超音速vz約250km/sで加速され、中央平面近傍でz=0で衝突する。衝突中、プラズモイドは軸方向に圧迫し、続いて即座に径方向および軸方向に拡大し、最後に融合してFRC450を形成する。融合するFRC450の径方向および軸方向の力学の両方は、詳しく示した密度プロファイルの測定およびボロメータに基づいた断層撮影によって証明される。
図12〜14における例は、いかなる持続もなしにFRCを減衰する特性である。しかし、いくつかの技法は、FRCシステム10に展開されて、さらにFRC閉じ込め(内部コアおよび縁層)をHPFレジームに向上させ、閉じ込めを持続させる。
まず、高速(H)中性を8個の中性ビーム照射装置600からビーム内のBzに垂直に照射する。高速中性のビームは、北および南の形成FRCが閉じ込めチャンバ100内で融合した瞬間から1つのFRC450の中に照射される。高速イオンは電荷交換によって主に生成され、FRC450の方位電流に加えるベータトロン軌道(FRCトポロジーのスケール上または特性磁場勾配長さスケールよりはるかに長い主要半径を有する)を有する。放出のわずか後(照射の0.5〜0.8ms後)、充分に大きい高速イオン集団は、内部FRCの安定性および閉じ込め特性を著しく向上させる(例えば、M.W.BinderbauerおよびN.Rostoker、Plasma Phys.56、part
3、451(1996)参照)。さらに、持続の観点から、中性ビーム照射装置600からのビームも、電流を駆動しFRCプラズマを加熱する主な手段である。
電子がより高温でFRCの耐用期間がより長い、超高速イオン集団がFRC450内に構築される際、冷凍のHまたはDペレットは、ペレット照射装置700からFRC450の中に照射されて、FRC450のFRC粒子インベントリを持続させる。予想されるアブレーション時間スケールは充分に短いので、かなりのFRC粒子源を提供する。またこの速度は、個々のペレットをより小さい片に砕くことにより、照射された片の表面積を拡大することによって増大させることができるが、ペレット照射装置700のバレルまたは照射管内で、また閉じ込めチャンバ100に入る前に、閉じ込めチャンバ100の中に入る直前に照射管の最後の部分の曲げ半径を締め付けることにより、ペレットと照射管の壁との間の片を増加させることによってステップを達成できる。12バレル(照射管)の燃焼順序および速度、ならびに粉砕を変化させる恩恵により、ペレット照射システム700を調整して、まさに所望のレベルの粒子インベントリの持続を提供することができる。その結果、これはFRC450内の内部動圧ならびにFRC450の持続作動および耐用期間を維持する役に立つ。
定常状態の電流駆動を達成し、必要なイオン電流を維持するために、電子イオン摩擦力(衝突イオン電子運動量移動からもたらされる)に起因する電子スピンを防止するまたは著しく低減することが望ましい。FRCシステム10は、外部印加された静磁場双極子または四重極磁場を介して、電子遮断を提供する革新的な技法を利用する。これは、図15に示した外部サドルコイル460を介して実現される。サドルコイル460から横方向に印加された径方向の磁場は、回転するFRCプラズマ内の軸方向の電界を誘導する。得られる軸方向の電子電流は、径方向の磁場と相互作用して、電子上に方位遮断力Fθ=−σVeθ<|Br|2>を生成する。FRCシステム10における典型的な条件に対して、プラズマ内部に必要な印加された磁場双極子(または四重極磁場)は、適切な電子遮断を提供するために約0.001Tのみであることが必要である。約0.015Tの対応する外部磁場は充分に小さいので、多くの高速粒子損失あるいは閉じ込めに悪影響をもたらすことはない。事実、印加された磁場双極子(または四重極磁場)は、不安定性の抑制に寄与する。接線中性ビーム照射と軸方向プラズマ照射を組み合わせて、サドルコイル460は、電流の維持および安定性に関して追加レベルの制御を提供する。
ミラープラグ440内のパルスコイル444の設計により、適度(約100kJ)の容量エネルギーで高磁場(2〜4T)の局所発生が可能になる。FRCシステム10のこの作動の通常の磁場形成に対して、形成容積内のすべての磁力線は、図2における磁力線によって示唆されたように、ミラープラグ440で収縮部442を通過し、プラズマ壁の接触は起きない。さらに、疑似直流ダイバータ磁気416と連動してミラープラグ440を、磁力線をダイバータ電極910の上に導く、または磁力線を端部カスプ配位(図示せず)内で燃焼させるように、調節することができる。後者は安定性を向上させ、平行な電子熱伝導を抑圧する。
における著しい向上はまた、縁層456が大幅な安定(すなわち、n=1のフルート、ファイアホース、または開放システムに特有の他のMHDの不安定性がない)を維持することも必要とする。プラズマガン350の使用は、この好ましい縁部の安定性を提供する。この意味では、ミラープラグ440およびプラズマガン350は、有効な縁部制御システムを形成する。
プラズマガン350は、磁力線短絡によりFRC排除ジェット454の安定性を向上させる。プラズマガン350からのガンプラズマは、方位角運動量なしに生成され、これはFRC回転不安定性の制御に有用であることがわかる。したがって、ガン350は、より古い四重極の安定化技術を必要としない、FRCの安定性を制御する有効な手段である。結果として、プラズマガン350は、高速粒子の有益な効果を利用する、または本開示に概要を述べたように、進化したハイブリッド運動FRCレジームに近づくことを可能にする。したがって、プラズマガン350により、FRCシステム10がまさに電子遮断に適切だが、FRCの不安定性を引き起こす、かつ/または劇的な高速粒子拡散をもたらすはずである閾値より低い、サドルコイル電流で作動されることが可能になる。
を著しく向上できる場合、供給されたガンプラズマは、縁層粒子損失速度(約1022/s)に匹敵するはずである。FRCシステム10内のガンを生成したプラズマの耐用期間は、ミリ秒の範囲である。実際には、密度ne約1013cm−3およびイオン温度約200eVのガンプラズマが、端部ミラープラグ440の間に閉じ込められるとみなしていただきたい。トラップ長さLおよびミラー率Rは、それぞれ約15mおよび20である。クーロン衝突によるイオン平均自由行程は、λii約6×103cmであり、λiiInR/R<Lであるので、イオンはガス動的レジーム内に閉じ込められる。このレジームにおけるプラズマ閉じ込め時間は、τgd約RL/2Vs約2msであり、式中、Vsはイオン音速である。比較のために、これらのプラズマパラメータに対する古典的イオン閉じ込め時間は、τc約0.5τii(lnR+(lnR)0.5)約0.7msであるはずである。異常横拡散は、原則としてプラズマ閉じ込め時間を短縮してもよい。しかし、FRCシステム10では、ボーム拡散速度を前提とする場合、ガンプラズマに対する見積もられた横閉じ込め時間は、τ⊥>τgd約2msである。それ故、ガンは、FRC縁層456の著しい燃料補給、および全体が改良されたFRC粒子閉じ込めを提供するはずである。
縁層456内の径方向電界の制御は、FRCの安定性および閉じ込めに様々な方法で有利である。FRCシステム10に展開した革新的なバイアス構成要素の恩恵により、電位の様々な意図的な分散を閉じ込めチャンバ100内の中央閉じ込め領域の充分に外側の領域から機械全体に亘って開いた磁束表面の群に印加することができる。このような方法で、径方向磁場を、FRC450のすぐ外側の縁層456を横切って生成することができる。次いでこれらの径方向電界は、縁層456の方位回転を修正し、E×B速度シアによってその閉じ込めをもたらす。次いで縁層456とFRCコア453との間のあらゆる差動回転を、シアによりFRCプラズマの内側に移動できる。結果として、縁層456を制御することは、FRCコア453に直接影響を与える。さらに、プラズマ回転における自由エネルギーも不安定性に関与できるので、この技法は、不安定性の開始および成長を制御する直接手段を提供する。FRCシステム10では、適切な縁バイアスは、開いた磁力線の移動および回転、ならびにFRCコア回転の有効な制御を提供する。様々な提供された電極900、905、910および920の場所および形状により、磁束表面455の異なる群の制御が異なる独立した電位で可能になる。このような方法で、多様な異なる電界構成および強度を認識でき、それぞれはプラズマ性能に対する異なる性質の影響をもつ。
中性ビームガン600からのビームによる高速粒子の照射は、HPFレジームを可能にする重要な役割を果たす。図16はこの事実を示す。示されているのは、FRCの耐用期間がビームパルスの長さにどのように関連するかを示す曲線のセットである。すべての他の作動条件は、この研究を含むすべての放出に対して一定に保たれる。データは、多くの照射に亘って平均し、したがって、通常の挙動を表す。ビーム期間が長いほど、より長く存続するFRCを生成させることが極めて明白である。この証拠ならびにこの研究中の他の診断を見ると、ビームは安定性を高め、損失を低減することを実証している。ビームパルス長さとFRCの耐用期間との間の相互関係は、ビームトラッピングがある種のプラズマサイズ未満で効力がないので、すなわち、照射されたビームのすべての物理的サイズにおけるFRC450の収縮が、捕捉されるまたはトラッピングされるわけではないので、完全ではない。FRCの収縮は、放出中のFRCプラズマからの総エネルギー損失(約4MW)は、特定の実験設定に対して、中性ビーム(約2.5MW)を介してFRCに供給された全電力より若干大きいという事実に主に起因する。容器100の中央平面に近接した場所にビームを配置することは、これらの損失を低減し、FRCの耐用期間を延ばす傾向があるはずである。
Claims (16)
- 磁場反転配位(FRC)の磁場を生成し維持する方法であって、前記方法は、
長手方向軸を画定する閉じ込めチャンバ(100)に結合された磁気システム(410)の磁場を生成することであって、第1のFRC形成部分および第2のFRC形成部分(200)は、前記閉じ込めチャンバに結合されており、前記第1のFRC形成部分および前記第2のFRC形成部分は、前記閉じ込めチャンバの長手方向軸と第1のダイバータおよび第2のダイバータ(300)とに沿って、前記閉じ込めチャンバの直径方向に互いに対向しており、前記第1のダイバータは、前記閉じ込めチャンバの長手方向軸に沿って前記第1の形成部分に結合されており、前記第2のダイバータは、前記閉じ込めチャンバの長手方向軸に沿って前記第2の形成部分に結合されており、前記磁気システムは、前記閉じ込めチャンバと前記第1の形成部分および前記第2の形成部分と前記第1のダイバータおよび前記第2のダイバータとに沿って、軸方向に離間されて位置付けられている複数の疑似直流コイル(432、434、436、444)を含み、疑似直流ミラーコイルの第1のセットおよび第2のセットは、前記閉じ込めチャンバの端部と前記第1の形成部分および前記第2の形成部分との間に位置付けられており、第1のミラープラグおよび第2のミラープラグ(440)は、前記第1の形成部分および前記第2の形成部分と前記第1のダイバータおよび前記第2のダイバータとの間に位置付けられている、ことと、
前記閉じ込めチャンバと前記第1のダイバータおよび前記第2のダイバータとに結合されたゲッタリング・システム(800)からのゲッタリング材料の層を用いて前記第1のダイバータおよび前記第2のダイバータをゲッタリングすることと、
前記第1の形成部分および前記第2の形成部分の各々においてFRCを生成し、前記FRCが融合されたFRCに融合する前記閉じ込めチャンバの中央平面に向かって各FRCを移動させる、ことと、
前記閉じ込めチャンバに結合され前記閉じ込めチャンバの軸に垂直に配向された複数の中性ビーム照射装置(600)から前記融合されたFRCの中に中性原子ビームを照射することと、
第1のプラズマガンおよび第2のプラズマガン(350)から前記融合されたFRCの中にプラズマを照射することであって、前記第1のプラズマガンは、前記第1のダイバータ内に搭載されており、前記第2のプラズマガンは、前記第2のダイバータ内に搭載されている、ことと、
前記閉じ込めチャンバ、前記第1の形成部分および前記第2の形成部分、前記第1のダイバータおよび前記第2のダイバータのうちの1つ以上の中に位置付けられている1つ以上のバイアス電極(900、905、910)を用いて前記融合されたFRCの開いた磁束表面(455)を電気的にバイアスすることと
を含む、方法。 - 前記磁気システムは、前記閉じ込めチャンバに結合された2つ以上のサドルコイル(460)をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記閉じ込めチャンバに結合されたイオンペレット照射装置(700)から前記融合されたFRC内にイオンペレットを照射することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記形成部分は、モジュール化された形成システム(210)を含み、前記モジュール化された形成システム(210)は、FRCを生成し、それを前記閉じ込めチャンバの中央平面に向けて移動させる、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のミラープラグおよび前記第2のミラープラグの各々は、前記第1の形成部分および前記第2の形成部分ならびに前記第1のダイバータおよび前記第2のダイバータのそれぞれの間にミラーコイル(432、434、436)のセットを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のミラープラグおよび前記第2のミラープラグの各々は、前記第1の形成部分および前記第2の形成部分ならびに前記第1のダイバータおよび前記第2のダイバータのそれぞれの間の通路内の収縮部(442)の周りに巻き付けられたミラープラグコイル(444)のセットをさらに含む、請求項5に記載の方法。
- 前記ミラープラグコイルのセットは、小型パルスミラーコイルである、請求項6に記載の方法。
- 前記第1の形成部分および前記第2の形成部分は、細長い管を含む、請求項1、4〜5、7のいずれかに記載の方法。
- 前記形成システムは、パルス電力形成システムである、請求項1、4〜5、7のいずれかに記載の方法。
- 前記FRCを形成して移動することは、前記第1の形成部分および前記第2の形成部分の前記細長い管の周りに巻き付けられた複数のストラップアセンブリ(230)の個々のコイルのセットを活性化することを含み、前記形成システムは、前記複数のストラップアセンブリの個々に結合された複数の電力および制御ユニット(220)を含む、請求項1、4〜5、7〜8のいずれかに記載の方法。
- 前記複数の電力および制御ユニットのそれぞれは、トリガー(222)および制御システムを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記複数の電力および制御ユニットの前記それぞれの前記トリガーおよび制御システムは、前記FRCが形成され次いで形成される前記FRCが前記閉じ込めチャンバ内に照射される静的FRC形成を可能にするように、または、前記FRCが形成され同時に移動される動的FRC形成を可能にするように、同期可能である、請求項11に記載の方法。
- 前記複数の中性原子ビーム照射装置(600)は、1つ以上のRFプラズマ源中性原子ビーム照射装置と、1つ以上のアーク源中性原子ビーム照射装置とを含む、請求項1、4〜5、7のいずれかに記載の方法。
- 前記複数の中性原子ビーム照射装置は、前記FRCのセパラトリックス(451)内の目標トラッピング領域を備える前記FRCに接する照射通路で配向される、請求項1、4〜5、7のいずれかに記載の方法。
- 前記ゲッタリング・システムは、前記閉じ込めチャンバと前記第1のダイバータおよび前記第2のダイバータのプラズマ対向面とを被覆する、チタニウム成膜システム(810)およびリチウム成膜システム(820)のうちの1つ以上を含む、請求項1、4〜5、7のいずれかに記載の方法。
- 前記1つ以上のバイアス電極は、開いた磁力線に接触するために前記閉じ込めチャンバ内に位置付けられた1つ以上の点電極、方位的に対称の形で遠端磁束層に帯電させるために前記閉じ込めチャンバと前記第1の形成部分および前記第2の形成部分との間の環状電極のセット、複数の同心磁束層に帯電させるために前記第1のダイバータおよび前記第2のダイバータ内に位置付けられた複数の同心積層電極、開いた磁束(452)を遮断するための前記プラズマガンの陽極のうちの1つ以上を含む、請求項1、4〜5、7のいずれかに記載の方法。
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