JP2021518034A - プラズマを発生させ、プラズマ磁界を持続させるためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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- 磁化プラズマを発生させ、前記磁化プラズマの磁界を持続させるためのシステムであって、該システムが、
前記磁化プラズマを発生させるためのプラズマ発生器であって、外側電極、及び前記外側電極内に同軸上に配置され、前記外側電極から離間した上部中央導体を備えて、出口を有する環状プラズマ伝播チャネルを形成するようになっている、プラズマ発生器と、
プラズマ燃料を前記環状プラズマ伝播チャネルの上流端内に噴射するための燃料噴射器と、
前記環状プラズマ伝播チャネル内にスタッフィング磁界を発生させるように、及び前記磁化プラズマにポロイダル磁界を提供するように動作する1つ又は複数のコイルと、
磁束保存部であって、該磁束保存部は、外壁、及び該外壁内に同軸上に配置され、前記外壁から離間した下部中央導体を有し、前記環状プラズマ伝播チャネルの前記出口と流体連通した入口を有する真空内部空洞を画定し、及び前記出口を通じて前記磁化プラズマが前記内部空洞内に噴射されるようになっており、前記下部中央導体の一端が、前記上部中央導体の一端に電気的に結合され、前記下部中央導体の別の一端が、前記磁束保存部の前記外壁に電気的に結合される、前記磁束保存部と、
前記上部中央導体及び前記下部中央導体に電気的に結合された電力供給源であって、電流が前記上部中央導体及び前記下部中央導体並びに前記磁束保存部の前記外壁に沿って流れるようになっている前記電力供給源と
を備え、
前記電力供給源が、
前記プラズマ発生器内の前記プラズマ燃料から前記磁化プラズマを発生させるのに十分な形成電力パルスを発生させるように、及び前記磁化プラズマを前記磁束保存部内に噴射するように構成された形成電力回路と、
前記プラズマ発生器及び前記磁束保存部内にトロイダル磁界を発生させるのに十分な持続電流パルスを前記上部中央導体及び前記下部中央導体並びに前記磁束保存部の前記外壁に沿って発生させるように構成された持続電力回路と
を備える、システム。 - 前記持続電力回路が、前記持続電力回路を前記形成電力回路から少なくとも部分的に電気的に絶縁する緩衝誘導子をさらに備え、
前記システムが、
前記形成及び持続電力回路と連通する処理ユニットを有する制御器と、
実行されたとき、前記形成電力回路が前記プラズマ発生器及び前記磁束保存部内に既存のトロイダル磁界を形成する前に前記処理ユニットに前記持続電力回路を始動させるプログラム・コードをエンコードさせたメモリとをさらに備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記プラズマ燃料が中性気体であり、前記形成電力回路は、前記電流が前記磁束保存部の周りをループする前に前記磁化プラズマを形成するために前記上部中央導体と前記外側電極との間に前記中性気体を絶縁破壊するのに十分な値及び速度で電圧を印加するように動作する少なくとも1つの高速高電圧スイッチを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記環状プラズマ伝播チャネル内に位置決めされ、前記形成電力回路に電気的に結合された少なくとも1つのトリガ電極をさらに備え、前記形成電力回路が、前記プラズマ燃料を絶縁破壊して、前記磁化プラズマを形成するのに十分な絶縁破壊電流パルスを前記トリガ電極に提供するように動作するようになっている、請求項1に記載のシステム。
- 前記形成電力回路が、前記上部中央導体に電気的に結合され、前記形成電流パルスを提供するように動作する主形成電力回路と、前記トリガ電極に電気的に結合され、前記絶縁破壊電流パルスを提供するように動作する前置形成電力回路とを備える、請求項4に記載のシステム。
- 前記プラズマ燃料が、前記環状プラズマ伝播チャネルの前記上流端中に噴射される予備イオン化気体である、請求項1に記載のシステム。
- 前記燃料噴射器に近接して前記環状プラズマ伝播チャネル内に位置決めされたトリガ電極をさらに備える、請求項6に記載のシステム。
- 前記プラズマ燃料が中性気体であり、前記システムが、その中の前記中性気体を少なくとも部分的にイオン化する前記環状プラズマ伝播チャネル内に励起エネルギーを提供する予備イオン化手段をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記持続電力回路が、
目標時間周期内に電流ピークの所定値に達する高速引上げ電流パルスを提供するように動作する電流ピーキング回路と、
所定時間周期にわたって前記電流ピークにおける電流の流れを前記システム内に持続させるように構成された電流維持電力回路と
を備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記下部中央導体が、流動液体金属を備える液体金属ガイドであり、前記上部中央導体が、液体金属貯蔵器とノズルとを備え、該ノズルを通じて、前記液体金属が流れ、前記液体金属ガイドを形成する、請求項1に記載のシステム。
- 前記ノズルよりも下の前記磁束保存部の端板に位置決めされた液体金属捕獲器と、前記液体金属捕獲器及び前記液体金属貯蔵器に流体結合する導管網を有する再循環システムとをさらに備え、それにより、前記液体金属捕獲器に捕獲された液体金属が、前記液体金属貯蔵器に戻されるようになっている、請求項10に記載のシステム。
- 前記磁束保存部が、部分的に液体金属で充填され、前記システムは、液体金属ライナーが前記真空内部空洞内に形成されるように、前記磁束保存部内の前記液体金属の流れを向けるように構成された液体金属循環システムをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
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