JPWO2020237380A5 - - Google Patents

Claims (22)

1. 磁化されたプラズマを発生させ、加速するためのシステムであって、前記システムは、
   ガスをイオン化するように動作可能なイオン化電極と、形成磁場を発生されるように構成された形成磁場発生器とを備えるプラズマ発生器と、
   前記プラズマ発生器に流体的に結合され、押しトロイダル・フィールドを発生させるように動作可能な加速器電極を備えるプラズマ加速器であって、前記プラズマ発生器の下流端部及び前記プラズマ加速器の上流端部が、加速ギャップ及び緩和領域をともに画定する、プラズマ加速器と、
   前記加速ギャップにわたる逆ポロイダル・フィールドを発生させるように動作可能な逆ポロイダル・フィールド発生器と、
   前記イオン化電極及び前記加速器電極に電気的に結合され、前記プラズマ発生器から前記緩和領域に移動する閉じられたポロイダル・フィールドをもつ、磁化されたプラズマ・トロイドを発生させることであって、ここにおいて、前記逆ポロイダル・フィールドが、前記磁化されたプラズマ・トロイドの後ろにあり、前記閉じられたポロイダル・フィールドのバック・エッジと同じフィールド方向を有し、形成磁場の反対のフィールド方向を有する、磁化されたプラズマ・トロイドを発生させることと、前記閉じられたポロイダル・フィールドに対して前記逆ポロイダル・フィールドを押すように、前記押しトロイダル・フィールドを発生させ、それにより、前記プラズマ加速器を通して、前記磁化されたプラズマ・トロイドを加速することとを行うように動作可能である少なくとも１つの電源と
   を備える、システム。
2. 前記形成磁場発生器が、少なくとも１つの磁気コイル又は少なくとも１つの永久磁石を備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記逆ポロイダル・フィールド発生器が、少なくとも１つの磁気コイル又は少なくとも１つの永久磁石を備える、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記加速ギャップにわたる前記逆ポロイダル・フィールドを増加させために、前記加速ギャップの各側に配置された強磁性材料をさらに備える、請求項１から３までのいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記強磁性材料が、リング、環状ディスク及び一連の離間したセグメントのうちの少なくとも１つを備え、前記加速器電極の内側電極の上流端部及び前記イオン化電極の内側電極の下流端部のうちの一方又は両方に外接する、請求項４に記載のシステム。
6. 前記逆ポロイダル磁気発生器の数及びロケーションが、０．１～０．２５^＊ψ_ＣＴの逆ポロイダル・フラックスを発生させるように選択され、ここにおいて、ψ_ＣＴが、前記磁化されたプラズマ・トロイドの総ポロイダル・フラックスである、請求項１から５までのいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記形成磁場発生器が、３つの形成磁気コイルを備え、前記逆ポロイダル・フィールド発生器が、１つの逆ポロイダル磁気コイルを備える、請求項２及び３に記載のシステム。
8. 前記イオン化電極が、環状であり、環状プラズマ形成チャネルを画定する、請求項１から７までのいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記プラズマ・トロイドが、コンパクト・トロイド又は球状トカマクである、請求項１に記載のシステム。
10. 前記緩和領域は、前記プラズマ・トロイドが、拡張し、その中で安定するように構成された、請求項１に記載のシステム。
11. 前記加速器電極が、環状であり、入口から出口に向かって内側にテーパ状になる環状伝搬チャネルを画定する、請求項１から１０までのいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記少なくとも１つの電源が、少なくとも１つのキャパシタ・バンクを備え、前記プラズマ発生器に第１の電流パルスを供給し、前記プラズマ加速器に第２の電流パルスを供給するように動作可能である、請求項１から１１までのいずれか一項に記載のシステム。
13. プラズマ発生器においてガスをイオン化し、形成磁場を発生させ、前記プラズマ発生器から緩和領域に移動する閉じられたポロイダル・フィールドをもつ、磁化されたプラズマ・トロイドを発生させることと、
    前記磁化されたプラズマ・トロイドの後ろに逆ポロイダル・フィールドを発生させることであって、前記逆ポロイダル・フィールドが、前記閉じられたポロイダル・フィールドのバック・エッジと同じフィールド方向を有し、前記形成磁場の反対のフィールド方向を有する、逆ポロイダル・フィールドを発生させることと、
    前記閉じられたポロイダル・フィールドに対して前記逆ポロイダル・フィールドを押す、押しトロイダル・フィールドを発生させ、それにより、前記プラズマ発生器から下流にプラズマ加速器を通して、前記磁化されたプラズマ・トロイドを加速することと
    を含む、磁化されたプラズマを発生させ、加速する方法。
14. 前記プラズマ発生器が、環状プラズマ形成チャネルを備え、前記磁化されたプラズマを形成することが、前記磁化されたプラズマ・トロイドを形成するために、前記環状プラズマ形成チャネル中に前記ガスを注入することを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記磁化されたプラズマ・トロイドが、コンパクト・トロイド又は球状トカマクである、請求項１３に記載の方法。
16. 前記ガスが、水素、水素の同位体、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン及びヘリウムのうちのいずれか１つ又は混合物を含む、請求項１３から１５までのいずれか一項に記載の方法。
17. 前記プラズマ発生器における発生の後に、及び前記プラズマ加速器における加速より前に、前記磁化されたプラズマ・トロイドが、拡張し、前記緩和領域において安定する、請求項１３から１６までのいずれか一項に記載の方法。
18. 前記ガスをイオン化し、前記閉じられたポロイダル・フィールドを形成するために、前記プラズマ発生器に第１の電流パルスを送ることと、前記押しトロイダル・フィールドを発生させるために、前記プラズマ加速器に第２の電流パルスを送ることとをさらに含む、請求項１３から１７までのいずれか一項に記載の方法。
19. 前記逆ポロイダル・フィールドが、前記プラズマ発生器の下流端部と前記プラズマ加速器の上流端部との間で加速ギャップにわたって発生される、請求項１３から１８までのいずれか一項に記載の方法。
20. 前記逆ポロイダル・フィールドを発生させることが、０．１～０．２５^＊ψ_ＣＴの範囲内で逆ポロイダル・フラックスを発生させることを含む、ここで、ψ_ＣＴが、前記磁化されたプラズマ・トロイドの総ポロイダル・フラックスである、請求項１８に記載の方法。
21. 前記プラズマ加速器が、テーパ状環状チャネルを備え、前記方法が、前記プラズマ・トロイドを、前記テーパ状環状チャネルを通して加速しながら、圧縮及び加熱することをさらに含む、請求項１３から２０までのいずれか一項に記載の方法。
22. 前記逆ポロイダル・フィールドは、前記押しトロイダル・フィールドが前記閉じられたポロイダル・フィールドと混合することを防止するように構成されている、請求項１に記載のシステム。