KR20220097551A - 플라즈마 압축 드라이버 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 압축 드라이버는 플라즈마를 포함하는 액체 라이너를 형성하는 플라즈마 격납 용기에 연결되고, 액체 라이너를 향해 순차적으로 구동되는 한 쌍의 동축으로 정렬된 피스톤을 포함한다. 푸셔 피스톤을 포함하는 푸셔 보어는 드라이버 피스톤을 포함하는 드라이버 보어와 동축이며 직경이 더 작아, 상호 연결 고리형 대향 표면이 드라이버와 푸셔 보어의 접합부에 정의된다. 압축 동작 중에 원동기는 드라이버 피스톤을 푸셔 피스톤 쪽으로 가속하고 압축 유체를 압축하여, 푸셔 피스톤을 가속하고 푸셔 보어의 액체 매질을 용기로 밀어 액체 라이너를 붕괴시키고 플라즈마를 압축한다. 압축 드라이버 반동과 증가된 용기 압력으로 인해 발생하는 용기 벽의 외력은 압축 동작 중에 고리형 대향 표면에 압축 유체에 의해 가해지는 내력에 의해 상쇄된다.

Description

플라즈마 압축 드라이버
본 개시는 일반적으로 플라즈마를 압축하는 데 사용되는 드라이버에 관한 것이다.
여기에 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명된 소재는 이 출원의 청구범위에 대한 선행기술이 아니며 이 섹션에 포함됨으로써 선행기술로 인정되지 않는다.
액체 라이너(liner) 내의 공동에 포함된 플라즈마는 액체 라이너를 내파하여(implode) 압축될 수 있다. 액체 라이너의 내파는 압축 드라이버에 의해 구동될 수 있다. 공지된 압축 드라이버의 일부 예에서, 액체 라이너의 내파는 피스톤을 밀어내는 고압 유체(예: 고압 가스)에 의해 구동되며, 피스톤은 차례로 액체 라이너와 유체 연통하는 액체 매질을 밀어낸다. 하나의 예시적인 응용예에서, 플라즈마 압축 시스템은 플라즈마가 주입되는 공동을 구획하는 액체 라이너를 형성하도록 순환되는 액체 매질을 포함하는 용기를 포함한다. 용기는 액체 매질과 유체적으로 연통하는 다중 압축 드라이버에 연결된다; 각 압축 드라이버는 어큐뮬레이터(accumulator)로부터의 고압 가스가 밸브를 통해 이동하고 액체 매질을 용기 내로 밀어 넣어 액체 라이너를 붕괴시키는 피스톤에 작용하도록 개방되는 밸브를 포함한다.
일부 응용예에서 플라즈마는 밀리초 단위로 매우 짧은 시간 내에 압축되어야 한다. 따라서 압축 동작도 비슷하게 짧은 시간 동안 수행되어야 하므로 피스톤이 매우 빠르게 움직여야 한다. 액체 라이너를 붕괴시키고 플라즈마를 압축하는 데 필요한 에너지를 제공하기 위해, 압축 동작 시간을 감소시키는 것은 비례하는 전력 증가가 필요하다. 목표 시간 내에 플라즈마를 압축하기에 충분한 전력을 제공하는 것은 어려울 수 있다.
또한, 압축 드라이버가 액체 매질을 용기 내부로 밀 때, 특히 압축 동작이 예를 들어 밀리초 단위로 빠르게 일어날 때, 용기는 극도로 높은 외부 응력을 받을 수 있다. 외부 응력은 2개의 주요 힘에 의해 발생한다: (1) 드라이버 피스톤이 가속됨에 따른 압축 드라이버의 반동력(recoil force), 그리고 (2) 피스톤 앞의 액체 매질에 축적되는 압력. 이 두 번째 원인은 피스톤이 액체 매질을 가압하여 내부로 가속하고, 가압된 액체 매질이 용기에서 외부로 밀 때 특히 일반적이다.
일부 응용예에서 용기 벽은 65MPa 정도의 압력을 겪을 수 있다. 외부 압력을 줄일 수 없다면 용기는 이러한 압력을 견딜 수 있도록 설계되어야 하며, 이는 비용이 많이 들고 복잡할 수 있다.
일 양태에서, 플라즈마 압축 시스템의 용기에 수용된 액체 매질로 구성된 액체 라이너에 의해 구획된 공동 내에서 플라즈마를 압축하기 위한 압축 드라이버가 제공된다. 압축 드라이버는: 그 내부에 슬라이딩 가능한 드라이버 피스톤을 구비하는 드라이버 보어; 그 내부에 슬라이딩 가능하고 드라이버 피스톤의 질량보다 낮은 질량을 갖는 푸셔 보어로서, 푸셔 보어는 용기 내의 액체 매질과 연통하기 위한 원위 단부, 보어 접합부(junction)에서 드라이버 보어의 원위 단부와 연결되는 근위 단부 및 드라이버 보어의 길이보다 짧은 길이를 갖는 푸셔 보어를 갖고; 드라이버 보어에 연결되고 드라이버 보어를 따라 드라이버 피스톤을 이동시키도록 동작 가능한 원동기(prime mover); 및 드라이버와 푸셔 피스톤 사이의 압축성 압축 유체 또는 자기장을 포함하고, 푸셔 피스톤을 향해 이동하는 드라이버 피스톤에 의한 압축 유체 또는 자기장의 압축은 푸셔 피스톤에 압력을 가하여, 푸셔 피스톤이 액체 매질을 용기 내로 밀어 액체 라이너를 붕괴시키고 플라즈마를 압축한다.
푸셔 보어는 드라이버 보어의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있으며, 이 경우 압축 드라이버는 보어 접합부에서 푸셔 보어의 근위 단부와 드라이버 보어의 원위 단부를 상호 연결하는 고리형 대향 표면(annular face surface)을 더 포함할 수 있고, 이로써 압축 유체의 압축은 용기의 외압에 대항하는 고리형 대향 표면에 내압을 가한다.
원동기는 가압된 드라이버 유체를 포함하는 어큐뮬레이터(accumulator)와 어큐뮬레이터를 드라이버 피스톤 뒤의 드라이버 보어에 유체적으로(fluidly) 연결하는 드라이버 유체 밸브를 포함할 수 있다. 드라이버 유체 밸브는 드라이버 유체에 의해 드라이버 피스톤에 가해지는 압력을 조정하도록 조정 가능할 수 있다. 드라이버 보어로부터 드라이버 유체 또는 압축 유체를 배출하기 위해 드라이버 보어에 적어도 하나의 배출 포트가 제공될 수 있다; 배출 포트는 드라이버 유체 또는 압축 유체에 의해 드라이버 피스톤에 가해지는 압력을 조정하도록 조정 가능한 배출 밸브를 포함한다. 압축 유체 주입 포트는 접합부에 근접한 드라이버 보어에 제공될 수 있고 드라이버 피스톤 앞의 드라이버 보어 내로 압축 유체를 주입하는 역할을 할 수 있다; 압축 유체 주입 포트는 압축 유체에 의해 드라이버 피스톤에 가해지는 압력을 조정하도록 조정 가능한 압축 유체 주입 밸브를 포함한다.
드라이버 피스톤은 원추형(frusto-conical) 돌출부를 포함하는 원위 단부를 가질 수 있고, 푸셔 피스톤은 드라이버 피스톤의 원위 단부를 수용하도록 구성된 원추형 리셉터클을 포함하는 근위 단부를 가질 수 있다. 드라이버 피스톤은 고리형 대향 표면과 평행한 고리형 렛지(ledge) 및 고리형 렛지에 수직이며 인접한 고리형 림을 갖는 원위 단부를 더 포함하여, 드라이버 피스톤이 보어 접합부에 있을 때 압축 유체 채널이 고리형 림, 고리형 대향 표면 및 고리형 렛지에 의해 형성된다.
다른 양태에서, 플라즈마 압축 시스템이 제공되며, 이 시스템은 액체 매질 및 액체 매질을 순환시키고 공동을 구비하는 액체 라이너를 형성하기 위한 순환 메커니즘을 포함하는 플라즈마 격납 용기; 용기와 유체적으로 연통하고 플라즈마를 공동 내로 주입하도록 동작 가능한 플라즈마 발생기; 및 용기에 연결된 압축 드라이버를 포함한다. 압축 드라이버는: 그 내부에 슬라이딩 가능한 드라이버 피스톤을 구비하는 드라이버 보어; 그 내부에 슬라이딩 가능하고 드라이버 피스톤의 질량보다 낮은 질량을 갖는 푸셔 보어로서, 푸셔 보어는 액체 매질과 유체 연통하는 원위 단부, 보어 접합부에서 드라이버 보어의 원위 단부에 연결된 근위 단부 및 드라이버 보어의 길이보다 짧은 길이를 갖고, 드라이버 보어와 연결되고 드라이버 보어를 따라 드라이버 피스톤을 이동시키도록 동작 가능한 원동기; 및 드라이버와 푸셔 피스톤 사이의 압축성 압축 유체 또는 자기장을 포함하고, 푸셔 피스톤을 향해 이동하는 드라이버 피스톤에 의한 압축 유체 또는 자기장의 압축은 푸셔 피스톤에 압력을 가하여, 푸셔 피스톤이 액체 매질을 용기 내에 밀어 액체 라이너를 붕괴시키고 플라즈마를 압축한다.
위에서 설명된 양태 및 실시예에 더하여, 추가 양태 및 실시예는 도면을 참조하고 다음의 상세한 설명의 연구에 의해 명백해질 것이다.
도면 전체에 걸쳐 참조된 요소들 간의 대응을 나타내기 위해 참조 번호가 재사용될 수 있다. 도면은 여기에 설명된 예시적인 실시예를 예시하기 위해 제공되며 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 도면에서 요소의 크기 및 상대적 위치는 반드시 축척에 맞게 그려지는 것은 아니다. 예를 들어, 다양한 요소의 모양과 각도는 축척에 맞게 그려지지 않으며, 이러한 요소 중 일부는 임의로 확대하여 배치하여 도면 가독성을 높인다.
도 1은 드라이버 피스톤, 드라이버 보어, 푸셔 피스톤 및 푸셔 보어를 도시하는 일 실시예에 따른 플라즈마 압축 드라이버의 단면 사시도이다.
도 2는 4단계의 동작 동안 드라이버 피스톤과 푸셔 피스톤의 위치를 보여주는 동작 중인 압축 드라이버의 개략도이다.
도 3(A) 및 도 3(B)는 압축 드라이버의 근위 단부의 단면 사시도이고, 도 3(A)는 폐쇄 위치에 있는 드라이버 가스 주입 밸브와 시작 위치에 있는 드라이버 피스톤을 도시하고, 도 3(B)는 밸브가 열린 위치에 있고 드라이버 피스톤이 변위된 위치에 있는 것을 보여주며, 드라이버 피스톤은 밸브를 통해 흐르는 드라이버 가스에 의해 변위된다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 압축 드라이버의 드라이버와 푸셔 보어의 접합부의 단면도이며, 도 4a는 푸셔 피스톤에 접근하는 드라이버 피스톤을 도시하고, 도 4b는 접합부에서의 드라이버 및 푸셔 피스톤을 도시하고, 도 4b는 도 4c는 접합부에서의 드라이버 피스톤 및 드라이버 피스톤으로부터 멀어지는 푸셔 보어를 따라 가속되는 푸셔 피스톤을 도시한다.
도 5는 드라이버 피스톤의 단면 사시도이다.
도 6은 푸셔 피스톤의 단면 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 다중 플라즈마 압축 드라이버 및 플라즈마 압축 드라이버와 유체 연통하는 액체 매질로 형성된 액체 라이너를 포함하는 플라즈마 격납 용기를 보여주는 플라즈마 압축 시스템의 부분 사시도 및 개략도이다.
도 8은 드라이버 압축 동작 동안의 드라이버 및 푸셔 피스톤과 액체 라이너의 위치와 드라이버 압축 동작 동안의 드라이버 보어 및 용기의 압력의 그래프이다.
도 9a 및 도 9b는 드라이버 피스톤 및 푸셔 피스톤의 위치 궤적을 보여주는 드라이버 압축 동작의 실험 결과의 그래픽 표현이다.
본 명세서에 설명된 실시예는 플라즈마를 포함하는 공동을 둘러싸는 액체 라이너를 내파함으로써 플라즈마를 압축하는 2단계 플라즈마 압축 드라이버에 관한 것이다. 압축 드라이버는 액체 라이너를 형성하는 액체 매질을 포함하는 플라즈마 격납 용기에 연결되고, 액체 라이너를 향해 순차적으로 구동되는 한 쌍의 정렬된 피스톤을 포함한다. 보다 구체적으로, 압축 드라이버는 드라이버 보어 내에서 이동 가능한 드라이버 피스톤 및 푸셔 보어 내에서 이동 가능한 푸셔 피스톤을 포함한다. 푸셔 보어는 용기와 유체 연통하는 원위 단부 및 드라이버 보어의 원위 단부에 연결된 근위 단부를 갖는다; 드라이버 보어의 근위 단부는 드라이버 피스톤을 구동하기 위한 원동기에 연결된다. 푸셔 보어는 드라이버 보어와 동축이고 드라이버 보어보다 작은 직경을 가져, 상호 연결하는 고리형 대향 표면이 드라이버와 푸셔 보어의 접합부에 구획된다. 압축 동작이 시작될 때 푸셔 피스톤은 드라이버와 푸셔 보어 접합부에 위치하며, 드라이버 피스톤은 드라이버 보어의 근위 단부에 위치하고, 푸셔 보어는 액체 매질로 채워지며, 드라이버와 푸셔 피스톤 사이의 드라이버 보어는 압축성 유체("압축 유체")를 포함한다. 압축 동작 중에 원동기는 드라이버 피스톤을 푸셔 피스톤 쪽으로 가속하고 압축 유체를 압축한다. 압축 유체 압력이 푸셔 피스톤에 작용하는 액체 매질 압력을 초과하면, 푸셔 피스톤이 푸셔 보어의 원위 단부를 향해 가속되어 푸셔 보어의 액체 매질을 용기로 밀어, 액체 라이너를 붕괴시키고 플라즈마를 압축한다. 푸셔 보어는 드라이버 보어의 길이에 비해 짧은 길이를 가지며, 푸셔 피스톤은 드라이버 피스톤의 질량에 비해 작은 질량을 가져, 액체 매질에 대해 푸셔 피스톤이 전달하는 동력을 효과적으로 증폭한다. 압축 드라이버 반동과 증가된 용기 압력으로 인해 발생하는 용기 벽의 외력은 압축 작업 중 고리형 대향 표면에 압축 유체에 의해 가해지는 내력에 의해 상쇄된다. 이 반작용하는 내력은 플라즈마 압축 작업으로 인해 용기 벽에 가해지는 응력을 감소시킬 것이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 다중 플라즈마 압축 드라이버(10)는 General Fusion Inc.에 의해 개발된 시스템과 같은 플라즈마 압축 시스템(50)에서 사용될 수 있다. 이 플라즈마 압축 시스템(50)은 일반적으로 구형이며, 예를 들어 액체 금속과 같은 액체 매질로 부분적으로 채워져 있는 플라즈마 격납 용기(52)를 포함한다. 그러나, 플라즈마 압축 드라이버는 원통형 용기와 같은, 다른 실시예에서 다른 기하학적 구조를 갖는 플라즈마 격납 용기와 함께 동작할 수 있다. 액체 매질은 공동을 형성하는 액체 라이너(55)가 형성될 때까지 회전될 수 있다. 플라즈마 발생기(57)는 공동 내로 주입되는 플라즈마를 발생시킨다. 그 다음, 압축 드라이버(10)는 액체 금속을 용기(52) 내로 밀어넣도록 동작되어 액체 라이너(55)가 내파되고, 공동이 붕괴되고, 그 안에 포획된 플라즈마가 압축되게 한다.
본 명세서는 내파 궤적을 조정할 수 있는 능력으로 액체 라이너를 내파할 수 있는 압축 드라이버(10)의 실시예를 개시한다. 도 1은 외벽(13)을 구비하는 하우징(12), 드라이버 보어(14), 드라이버 보어(14) 내로 슬라이딩 가능하게 삽입된 드라이버 피스톤(15), 푸셔 보어(16) 및 푸셔 보어(16)로 슬라이딩 가능하게 삽입된 푸셔 피스톤(17)을 포함하는 압축 드라이버(10)의 일 실시예를 도시한다. 압축 드라이버(10)는 고압 유체("드라이버 유체") 및 밸브(19)를 저장하기 위한 어큐뮬레이터(18)를 포함하는 원동기를 더 포함한다. 밸브(19)는 어큐뮬레이터(18)로부터 드라이버 피스톤(15) 뒤의 드라이버 보어(14)로의 드라이버 유체의 흐름을 제어한다. 밸브(19)가 열리면 드라이버 유체가 팽창하여 어큐뮬레이터(18)에서 밸브(19)를 통해 드라이버 피스톤(15)으로 흐른다. 드라이버 유체는 헬륨과 같은 가압 가스일 수 있다. 대안적으로, 비교적 낮은 흐름 저항을 갖는 다른 가스가 구동 유체로 사용될 수 있다. 일 구현예에서 어큐뮬레이터 압력은 약 20MPa일 수 있다; 그러나 어큐뮬레이터 압력은 구현예에 따라 다를 수 있으며 압축 드라이버(10)의 구성요소의 치수 및 기타 물리적 특성과 같은 요인에 따라 달라진다.
가압된 드라이버 유체를 포함하는 어큐뮬레이터 대신에, 당업계에 알려진 다른 원동기가 사용될 수 있다; 예를 들어, 원동기는 기계적 스프링 또는 전자기 드라이버를 포함할 수 있다.
드라이버 피스톤(15)은 드라이버 보어(14)에 있고 밸브(19)에 인접한 드라이버 보어(14)의 근위 단부에 있는 초기 시작 위치를 갖는다(도 3(A) 참조). 드라이버와 푸셔 피스톤(15, 17) 사이의 드라이버 보어(14)의 체적은 저압 압축성 유체("압축 유체")를 포함한다. 본 출원의 목적을 위해, 압축성 유체는 압축될 수 있는 모든 유체를 의미할 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서 압축 유체는 헬륨과 같은 기체일 수 있다. 다른 구현예에서, 피스톤(15, 17) 사이의 보어(14) 내의 압축 유체 혼합물이 압축 가능한 한, 압축 유체는 기체와 액체의 혼합물일 수 있다. 다른 실시예에서, 압축성 유체는 압축성 자기장으로 대체된다. 이 대안적인 실시예에서, 다수의 코일(미도시)이 피스톤(15, 17) 사이의 보어(14)에 자기장을 생성하는데 사용될 수 있으며, 피스톤(15, 17)은 구리와 같이 서로 마주하는 전도성 재료로 구성된다. 드라이버 피스톤(15)이 푸셔 피스톤(17)을 향해 가속됨에 따라 이러한 자기장은 압축된다. 드라이버 피스톤(15)이 초기 시작 위치에 있을 때, 압축 유체의 초기 압력 또는 자기장(피스톤(15 및 17) 사이)은 드라이버 유체의 유체 압력보다 상당히 낮다. 예를 들어, 일 구현예에서 압축 유체의 압력은 약 0.7 MPa이다; 그러나 압력은 어큐뮬레이터(18)의 유체 압력보다 현저히 낮은 한, 다를 수 있다.
드라이버 및 푸셔 보어(14, 16)는 보어 접합부(31)에서 연결된다. 푸셔 보어(16)는 드라이버 보어(14)의 직경보다 작은 직경을 가진다; 푸셔 보어(16)의 근위 단부에 있는 고리형 대향 표면(41)은 접합부(31)에서 드라이버 보어(14)의 원위 단부를 향한다. 푸셔 피스톤(17)은 보어 접합부(31), 즉 푸셔 보어(16)의 근위 단부에서 초기 시작 위치를 갖는다. 푸셔 보어(16)는 용기(52)에 개방된 원위 단부(11)를 갖는다. 푸셔 피스톤(17)의 외측(원위) 면은 푸셔 보어(16)에서 액체 매질(미도시)과 유체 접촉한다; 액체 매질은 드라이버 피스톤(15)이 초기 시작 위치에 있을 때 압축 유체보다 더 높은 압력을 가진다; 이 초기 차압(pressure differential)은 푸셔 피스톤(17)이 초기 시작 위치에 유지되도록 한다. 대안적으로, 기계적, 유압 또는 기체 압력 수단(미도시)이 푸셔 피스톤(17)을 초기 시작 위치에 유지하기 위해 적용될 수 있다.
푸셔 피스톤(17)은 드라이버 보어(14)(피스톤(15 및 17) 사이)의 압축 유체를 푸셔 보어(16)의 액체 매질로부터 분리한다. 예를 들어 렛지(33)와 같은 유지 수단은 푸셔 피스톤(17)이 푸셔 보어(16) 밖으로 빠지는 것을 방지하기 위해 푸셔 보어(16)의 개방 단부(11)에 위치된다. 또한, 푸셔 보어(16) 내의 액체 매질로부터 가해지는 압력으로 인해 푸셔 피스톤(17)이 드라이버 보어(14) 내로 밀리는 것을 방지하기 위해 추가 유지 수단(35)(도 4a 참조)이 근위 단부(31)에 제공될 수 있다.
드라이버 및 푸셔 피스톤(15, 17)은 액체 매질, 드라이버 유체 및 압축 유체와 반응하지 않는 스테인리스강 또는 티타늄 또는 다른 유사한 재료로 구성될 수 있다. 이 실시예에서 밸브(19)는 포핏/슬라이더(21: poppet/slider) 및 드라이버이다; 그러나, 가스 구동 밸브 또는 전자기 밸브와 같은 다른 실시예에서 비교적 빠르게 작용하는 다른 밸브가 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 압축 드라이버(10)는 드라이버(10)의 반동을 감소시키도록 구성된 제3 피스톤(20)("리코일 피스톤")을 더 포함할 수 있다. 리코일 피스톤은 드라이버 피스톤보다 훨씬 더 큰 질량을 가지며 댐퍼 또는 스프링(미도시)에 의해 드라이버 보어에 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 리코일 피스톤(20)은 드라이버 피스톤(15)으로부터 반대측에 있는 밸브(19)에 근접하게 위치하여, 밸브(19)가 열릴 때 드라이버 피스톤(15)이 드라이버 보어(14) 아래로 구동되는 동안, 리코일 피스톤(20)은 반대 방향으로 구동된다. 리코일 피스톤은 드라이버 피스톤보다 무겁기 때문에 압축 동작 중에 드라이버 피스톤보다 더 느리게 가속되고 더 낮은 피크 속도에 도달한다. 즉, 제3 피스톤의 큰 질량은 리코일 펄스를 늦추고 길게 하는 역할을 한다. 밸브(19) 크기 및 드라이버 유체 압력은 밸브(19)를 통한 드라이버 유체의 충분한 유속을 허용하여 목표 시간 내에 드라이버 보어(14)를 따라 드라이버 피스톤(15)을 접합부(31)로 가속하도록 선택된다. 예를 들어, 밸브 크기와 드라이버 유체 압력은 약 15ms 동안 2m 길이의 보어를 따라 60kg 피스톤을 가속하기에 충분한 압력을 제공하도록 선택할 수 있다.
도 2는 압축 드라이버(10)의 압축 동작을 개략적으로 도시하고, 특히 압축 동작의 4단계 동안 드라이버 및 푸셔 피스톤(15, 17)의 궤적 및 위치를 도시한다. 단계 1은 압축 드라이버(10)가 트리거되기 전의 초기(시작) 단계이다. 이 단계에서 어큐뮬레이터(18)는 완전히 충전되고 밸브(19)는 닫히고 피스톤(15, 17)은 초기 위치에 있다. 2단계에서 밸브(19)가 열리고 어큐뮬레이터(18)의 드라이버 유체는 밸브(19)를 통과하여 드라이버 피스톤(15) 뒤의 드라이버 보어(14)로 들어가, 드라이버 피스톤(15)을 보어(14) 아래로 푸셔 피스톤(17) 쪽으로 가속하고 압축 유체를 압축한다. 이 단계 동안, 압축 유체의 압력은 상승하지만 액체 매질에 의해 야기되는 푸셔 피스톤(17)의 유체 압력을 아직 초과하지 않았으므로 푸셔 피스톤(17)은 아직 크게 움직이지 않는다. 3단계에서 드라이버 피스톤(15)은 접합부(31)에 도달하고 압축 유체는 최대 압력에 있으며 푸셔 피스톤(17)과 고리형 대향 표면(41)에 적용된다. 이 단계에서, 압축 유체 압력은 푸셔 보어(16) 내의 액체 매질의 압력을 초과하고 푸셔 피스톤(17)이 이동된다. 4단계에서 푸셔 피스톤(17)은 빠르게 가속되어 액체 매질을 푸셔 보어(16)에서 용기(52)로 밀어 넣는다.
드라이버 보어(14)는 푸셔 보어(16)보다 더 큰 직경을 갖기 때문에, 드라이버 피스톤(15)은 푸셔 피스톤(17)보다 더 큰 직경을 갖는다. 또한, 드라이버 피스톤(15)은 푸셔 피스톤(17)보다 무겁고, 드라이버 보어(14)의 길이는 본 실시예에서 푸셔 보어(16)의 길이보다 길다. 실질적으로 모든 에너지가 드라이버 피스톤(15)에서 푸셔 피스톤(17)으로 전달된다고 가정하면, 푸셔 피스톤(16)에 의해 액체 매질에 가해지는 동력은 압축 유체에 대해 드라이버 피스톤(14)에 의해 가해지는 동력보다 높을 것이다. 다시 말해서, 압축 드라이버(10)의 2 피스톤 설계는 액체 매질에 대해 푸셔 피스톤(17)에 의해 전달되는 동력을 증폭시키는 역할을 한다. 이러한 동력 증폭은 주어진 에너지 양, 예를 들어 목표 시간 기간 내에 플라즈마를 압축하는 데 필요한 에너지에 대한 압축 작업의 시간 기간을 줄이는 데 기여한다.
도 3(A)는 밸브(19)가 폐쇄되고 포핏(21)이 출구를 폐쇄하는 그 시트에 안착할 때, 초기 위치에 있는 드라이버 피스톤(15)을 도시한다. 밸브(19)는 전기 펄스가 코일(미도시)에 제공될 때 포핏(21)이 그 시트로부터 멀어지도록 구동되는 전자기 밸브일 수 있다(도 3(B) 참조). 밸브(19)가 열리면 어큐뮬레이터로부터의 드라이버 유체가 드라이버 피스톤(15)과 제3 피스톤(20) 사이의 드라이버 보어(14)로 흐르고, 드라이버 유체 압력은 드라이버 피스톤(15)을 드라이버 보어(14) 아래로 가속하고 제3 피스톤(20)을 반대 방향으로 민다(부분적으로 도 3(A) 및 3(B)에 도시됨).
동작 중 드라이버 피스톤(15)의 가속 프로파일은 드라이버 피스톤(15) 뒤의 드라이버 보어(14) 내의 드라이버 유체의 압력을 제어함으로써 제어될 수 있다. 드라이버 피스톤(15)의 가속 프로파일은 드라이버 피스톤(15) 뒤(상류)의 드라이버 유체 압력(어큐뮬레이터(18)의 압력)을 조정함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 드라이버 피스톤의 드라이버 유체 압력은 밸브(19) 개방 크기 또는 지속 시간을 조정하도록 어큐뮬레이터로부터의 드라이버 유체 흐름을 조정하고/조정하거나 드라이버 피스톤(15) 뒤에 있는 드라이버 보어(14)의 포트(22)를 통해 드라이버 보어(14)로부터 드라이버 유체를 배출함으로써 조정될 수 있다; 이들 포트(22)는 드라이버 유체 밸브(19)와 유사한 제어 가능한 밸브(미도시)를 가질 수 있다. 드라이버 피스톤(15)의 가속 프로파일은 또한 드라이버 피스톤(15)의 앞(하류)에서 압축 유체의 압력을 제어함으로써 제어될 수 있다. 드라이버 피스톤과 푸셔 피스톤(15, 17) 사이의 하우징(12)의 벽(13)에 있는 포트(22)(도 1 참조)는 압축 유체를 주입하거나 배출하도록 제어될 수 있다. 또한, 추가 압축성 유체가 드라이버 보어(14)의 근위 단부 근처에 주입되어 드라이버 피스톤(15)을 감속시켜 푸셔 피스톤(17)과의 충돌을 방지할 수 있다. 드라이버 보어(14)의 길이는 드라이버 피스톤(15)의 궤적이 드라이버 유체의 압력 및/또는 압축 유체의 압력을 변경함으로써 조정될 수 있도록 충분히 길게 설계될 수 있다. 드라이버 피스톤(15)의 위치를 측정하고 측정된 신호를 컨트롤러(미도시)에 제공하기 위해 다수의 센서(미도시)가 제공될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 드라이버 및 푸셔 보어(14, 16)는 고리형 대향 표면(41)에 의해 접합부(31)에서 연결된다. 특히 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 드라이버 피스톤(15)은 드라이버 피스톤(15)이 접합부(31)에 있을 때 고리형 채널(43)을 형성하기 위해 고리형 대향 표면(41)과 협력하도록 설계된 원위 단부를 가지며, 여기서 압축 유체는 고도로 압축된다. 채널(43)에서 압축 유체의 높은 압력은 드라이버 피스톤(15)을 느리게 하고 고리형 대향 표면(41) 및/또는 푸셔 피스톤(17)과의 충돌을 방지하는 역할을 한다. 추가적으로 그리고 이전에 언급된 바와 같이, 압축 유체는 고리형 대향 표면(41)에 내력을 가한다; 즉, 고리형 대향 표면(41)은 용기에 내력을 가하고 드라이버 피스톤(15)에 의해 생성된 압력 펄스가 푸셔 피스톤(17)에 의해 생성된 압력 펄스를 상쇄하거나 감소시켜, 용기(또는 드라이버가 연결된 임의의 다른 구조물) 상의 압축 드라이버(10)에 의해 전해진 응력을 감소(최소화)하도록 압력 균형 립(lip)의 역할을 한다.
도 5는 드라이버 피스톤(15)의 실시예를 도시한다. 드라이버 피스톤(15)은 전방 벽(44), 후방 벽(42) 및 측벽(46)을 갖는 일반적으로 원뿔대 형상을 갖는다. 전방 벽(44)은 푸셔 피스톤(17)을 향하는 피스톤(15)의 표면인 반면, 후방 벽(42)은 밸브(19)를 향하고 어큐뮬레이터(18)로부터의 드라이버 유체가 그 위로 밀리는 표면이다. 고리형 채널(48)은 피스톤(15)의 중량을 감소시키기 위해 측벽(46)의 주변부 주위에 형성된다. 다수의 실(seal) 시트(47, 49)가 측벽(46)에 형성되어 다수의 실(미도시)을 수용한다. 일부 구현예에서, 실 시트(47) 및 대응하는 실은 생략될 수 있다. 대안적으로, 드라이버 피스톤(15)은 피스톤이 보어(14, 16) 내의 압력을 유지하고 푸셔 피스톤(17)에 영향을 미치지 않는다면 상이한 기하학적 구조를 가질 수 있다.
도 6은 푸셔 피스톤(17)의 실시예를 도시한다. 푸셔 피스톤(17)은 원뿔대 형상의 내벽(34), 외벽(38) 및 측벽(32)을 갖는다. 푸셔 피스톤(17)의 내벽(34)은 도 4a 내지 도 4c에서 볼 수 있는 바와 같이, 드라이버 피스톤(15)의 전방 벽(44)과 마주한다. 드라이버 및 푸셔 피스톤(15, 17)은 드라이버 피스톤(15)의 전방 벽(44)이 푸셔 피스톤(17)의 내벽(34)에 가깝게 접근할 수 있고 그들의 원추형 부분 사이에 압축성 유체를 집중시킬 수 있도록 형상화된다. 피스톤(15, 17)의 형상은 피스톤을 더 가볍게 만들어 압축 드라이버(10)의 무게를 줄인다. 푸셔 피스톤(17)은 푸셔 피스톤(17)의 외벽(38)에 형성된 복수의 거싯(36: gusset)을 더 포함할 수 있다. 거싯(36)은 푸셔 피스톤(17)의 강성을 증가시키도록 구성된다. 하나의 대안적인 실시예(미도시)에서, 외부 벽(38)은 거싯이 푸셔 보어(16)에 포함된 액체 매질과 접촉하지 않도록 거싯(36)을 둘러싸는 중실(solid) 플레이트일 수 있다. 통상의 기술자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 원하는 강성(및 가벼움)을 제공할 수 있는 소재를 사용하거나 거싯 이외의 다른 특징을 추가함으로써 거싯(36)이 생략될 수 있고 푸셔 피스톤(17)의 강성이 증가될 수 있음을 이해할 것이다. 푸셔 피스톤(17)은 실(미도시)을 수용하기 위한 한 쌍의 실 시트(39)를 더 포함한다. 돌출 렛지(37)는 측벽(32)의 외부 표면으로부터 외측으로 연장된다. 돌출 렛지(37)는 푸셔 피스톤(17)이 보어(16) 밖으로 빠지는 것을 방지하기 위해 푸셔 보어(16)의 개방 단부(11)에 형성된 렛지(33)(도 1 참조)와 협력한다. 또한, 푸셔 피스톤(17)이 개방 단부(11)에 접근함에 따라 두 개의 렛지(33, 37) 사이의 공간에 갇힌 액체 매질은 렛지(33, 37) 주위로 방향을 전환해야 하는 액체에 의해 저항을 생성하여, 피스톤(17)을 감속시키고 피스톤(17) 및/또는 보어(16)에 대한 손상을 방지하도록 기여한다. 또한, 푸셔 피스톤(17)은 푸셔 피스톤(17)이 드라이버 보어(14) 내로 밀리는 것을 방지하기 위해 푸셔 보어(16)의 근위 단부(31)에 형성된 렛지(35)와 상호 작용할 수 있는 내벽(34) 근처에 형성된 렛지(37a)를 더 포함할 수 있다. 대안적으로, 통상의 기술자에게 쉽게 명백한 유지 수단의 다른 구성은 푸셔 피스톤(17)이 푸셔 보어(16) 밖으로 빠지거나 드라이버 보어(14) 내로 밀리는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
도 8은 예시적인 일 실시예에 대해, 압축 동작 동안 드라이버의 보어 및 용기 벽에서의 압력 펄스뿐만 아니라 드라이버 피스톤, 푸셔 피스톤 및 라이너 인터페이스의 시간 경과에 따른 위치 궤적을 그래프로 도시한다. 도 8에 도시된 곡선은 질량이 약 55kg인 드라이버 피스톤, 길이가 약 2m이고 직경이 약 340mm인 드라이버 보어, 질량이 약 10kg이고, 길이가 약 0.6m이고; 보어 직경이 약 290mm인 푸셔 피스톤을 갖는 예시적인 실시예의 압축 드라이버의 일 예이다. 드라이버 피스톤을 가속하기 위해 20MPa의 압력에서 드라이버 유체를 포함하는 50L 어큐뮬레이터가 제공된다. 두 피스톤 사이의 드라이버 보어에 있는 압축성 유체의 초기 압력은 약 0.7MPa이다. 압축 드라이버는 액체 라이너 내부에 형성된 반경이 약 1.5m인 구형 공동을 붕괴시키기 위해 액체 라이너를 내파하는 데 사용된다. 그래프에서 알 수 있듯이, 푸셔 피스톤과 액체 라이너(각각의 곡선(504 및 506) 참조)는 드라이버 피스톤(곡선(502))이 푸셔 피스톤(2단계의 끝) 근처에 있을 때에만 가속된다. 드라이버와 푸셔 보어의 교차점에서 고리형 대향 표면의 최대 내부 압력과 용기(507) 벽의 최대 외부 압력은 동시(즉, 푸셔 피스톤이 가속될 때)에 발생하여 서로 상쇄하고, 압축 작업으로 인해 용기 벽에 가해지는 전체 응력을 줄인다.
압축 드라이버(10)의 일 동작 모드에서, 복수의 압축 드라이버(10)가 도 7a 및 도 7b에 도시된 플라즈마 압축 시스템(50)에서 사용될 수 있다. 플라즈마 압축 시스템(50)은 액체 매질로 부분적으로 채워질 수 있는 용기(52)를 포함한다. 액체 회전/순환 메커니즘(53)이 제공되어 액체 매질이 개방 단부(11)를 통해 드라이버(10)의 푸셔 보어(16) 내로 밀리도록 용기(52) 내를 흐르는 액체 매질을 회전시킨다. 용기(52)에서 액체 매질의 회전은 또한 라이너(55) 내에 형성된 비워진 공동을 정의하는 회전하는 내부 인터페이스를 갖는 용기(52)에 액체 라이너(55)를 형성한다. 용기(52)는 벽을 통해 연장되는 포트(54)를 형성하는 복수의 개구를 갖는 벽을 갖는다. 복수의 압축 드라이버(10)는 용기(52)의 벽에 장착되고 용기(52)의 주변에 배치되어 드라이버(10)의 푸셔 보어(16)가 포트(54)를 따라 연장된다. 예를 들어, 드라이버(10)의 푸셔 보어(16)는 푸셔 보어(16)의 개방 단부(11)가 용기(52)의 내부 표면과 정렬되도록 포트(54) 내로 삽입될 수 있다. 플라즈마 발생기(57)는 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 플라즈마 발생기(57)는 용기(52)의 벽에 형성된 입구 개구(59)에 연결된 출구(미도시)를 갖는다. 액체 라이너 내에 형성된 비워진 공동은 발생된 플라즈마가 공동 내로 주입되도록 플라즈마 발생기(57)의 출구와 정렬되는 입구 개구(59)를 갖는다. 용기(52)의 액체 라이너(55)와 푸셔 보어(16)의 액체 매질은 유체 연통하여, 푸셔 피스톤(17)의 가속으로 인해 푸셔 보어(16)의 액체 매질이 푸셔 보어(16) 밖으로 변위될 때(위에서 설명한 바와 같이), 액체 라이너(55)를 내파시켜 공동을 내측으로 붕괴시키고 그 안에 갇힌 플라즈마를 압축시킨다. 컨트롤러(미도시)는 드라이버(10) 각각의 센서로부터 획득된 신호를 수신 및 처리하고, 이러한 드라이버(10)의 드라이버 피스톤(15)의 위치를 조정하여 푸셔 피스톤(17)의 가속 프로파일을 조정하고, 따라서 액체 라이너 내파의 궤적을 제어하도록, 다수의 밸브에 출력을 제공할 수 있다. 드라이버 피스톤(15)의 가속 프로파일의 조정은 드라이버 피스톤(15) 뒤의 압력(어큐뮬레이터의 압력)을 조정함으로써 및/또는 압축 동작 중 드라이버와 푸셔 피스톤(15, 17) 사이의 압축성 유체의 압력을 조정함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 드라이버 피스톤(15)을 가속하기 위해 더 많은 유체가 추가될 수 있거나 피스톤(15)을 감속하기 위해 일부 유체가 배출될 수 있고, 따라서 드라이버 피스톤(15)의 가속 프로파일 및 결과적으로 푸셔 피스톤(17)의 가속 프로파일을 조정할 수 있다.
압축 드라이버(10)의 실험적 실시예는 General Fusion Inc.에서 테스트되었으며 실험 결과는 이론적인 예측과 비교되었다. 실험 및 컴퓨터 시뮬레이션 모델의 결과는 도 9a 및 도 9b에 그래픽으로 도시되어 있다. 실험은 0.77kg 드라이버 피스톤, 0.77kg 푸셔 피스톤 및 0.47m 길이 44mm 직경의 드라이버 보어를 구비하는 압축 드라이버로 수행되었다. 2MPa 압력의 1.1L 어큐뮬레이터가 드라이버 피스톤을 가속하기 위해 제공되었으며, 두 피스톤 사이의 드라이버 보어에 있는 압축성 유체의 초기 압력은 약 0.1 MPa였다. 5가지 실험의 결과를 동일한 조건을 시뮬레이션하는 컴퓨터 모델에서 얻은 결과와 비교했다. 도 9a는 실험의 전체 길이를 나타내고, 도 9b의 그래프는 3단계의 주변 시간에 초점을 맞춘다. 테스트 간에 편차가 있지만 시뮬레이션과 실험 결과 간에 상관관계가 있음을 알 수 있다.
본 발명의 특정 요소, 실시예 및 응용예가 도시되고 설명되었지만, 특히 전술한 교시에 비추어, 본 발명의 개시의 범위를 벗어나지 않고 통상의 기술자에 의해 수정이 이루어질 수 있으므로, 본 개시의 범위가 이에 제한되지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 예를 들어, 여기에 개시된 임의의 방법 또는 프로세스에서, 방법/프로세스를 구성하는 동작 또는 동작은 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있고 임의의 특정 개시된 순서로 반드시 제한되지는 않는다. 요소 및 구성요소는 다양한 실시예에서 상이하게 구성 또는 배치될 수 있고, 결합 및/또는 제거될 수 있다. 위에서 설명된 다양한 특징 및 프로세스는 서로 독립적으로 사용될 수 있거나 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 모든 가능한 조합 및 하위 조합은 본 개시의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다. 본 개시 전체에서 "일부 실시예", "일 실시예" 등에 대한 참조는 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 단계, 프로세스 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 개시 전체에 걸쳐 "일부 실시예에서", "일 실시예에서" 등의 문구의 등장은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 동일하거나 상이한 실시예 중 하나 이상을 지칭할 수 있다. 실제로, 여기에 설명된 새로운 방법 및 시스템은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다; 또한, 여기에 설명된 실시예의 다양한 생략, 추가, 대체, 균등물, 재배치 및 변경이 여기에 설명된 발명의 정신을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
적절한 경우 실시예의 다양한 측면 및 이점이 설명되었다. 이러한 모든 양태 또는 이점이 반드시 임의의 특정 실시예에 따라 달성될 수 있는 것은 아님을 이해해야 한다. 따라서, 예를 들어, 여기에서 교시되거나 제안될 수 있는 바와 같은 다른 측면 또는 이점을 반드시 달성하지 않으면서 본 명세서에서 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 이점의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 다양한 실시예가 수행될 수 있음을 인식해야 한다.
특별히 달리 언급되거나 사용된 문맥 내에서 달리 이해되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 조건부 언어, 예를 들어, 특히 "할 수 있는(can)", "할 수 있는(could)", '할 수 있는(might)", "할 수 있는(may)", "예를 들어" 등은 일반적으로 특정 실시예는 특정 특징, 요소 및/또는 단계를 포함하지만 다른 실시예는 포함하지 않는다는 것을 전달하도록 의도되었다. 따라서, 이러한 조건부 언어는 일반적으로 기능, 요소 및/또는 단계가 하나 이상의 실시예에 대해 어떤 방식으로든 요구되거나 하나 이상의 실시예가 운영자 입력 또는 프롬프트 유무에 관계없이 이들 특징, 요소 및/또는 단계는 임의의 특정 실시예에 포함되거나 수행될 것이다. 특정 실시예에 대해 단일 기능 또는 기능 그룹이 필요하거나 필수 불가결한 것은 아니다. "이루어지는", "포함하는", "가지는"; 등의 용어는 동의어이며 포괄적으로 개방형 방식으로 사용되며 추가 요소, 기능, 행위, 작업 등을 배제하지 않는다. 또한 "또는"이라는 용어는 포괄적인 의미(배타적 의미가 아님)로 사용되므로 예를 들어 요소 목록을 연결하는 데 사용되는 경우 "또는"이라는 용어는 리스트의 요소 중 중 다음 중 하나, 일부 또는 전체를 의미한다.
여기에 설명된 실시예의 예시적인 계산, 시뮬레이션, 결과, 그래프, 값, 및 파라미터는 개시된 실시예를 제한하려는 것이 아니라 예시하기 위한 것이다. 다른 실시예는 여기에 설명된 예시적인 예와 다르게 구성 및/또는 동작될 수 있다.

Claims (19)

  1. 플라즈마 압축 시스템으로서,
    액체 매질 및 상기 액체 매질을 순환시키고 공동에 액체 라이너(liner)를 형성하는 순환 메커니즘을 포함하는 플라즈마 격납 용기;
    상기 용기와 유체적으로 연통하고 상기 공동 내에 플라즈마를 주입하도록 동작 가능한 플라즈마 발생기; 및
    상기 용기에 연결되는 압축 드라이버로서, 상기 압축 드라이버는,
    그 내부에 슬라이딩 가능한 드라이버 피스톤을 구비하는 드라이버 보어;
    그 내부에 슬라이딩 가능하고 상기 드라이버 피스톤의 질량보다 작은 질량을 갖는 푸셔 피스톤을 구비하며, 상기 액체 매질과 유체 연통하는 원위 단부, 보어 접합부에서 상기 드라이버 보어의 원위 단부와 연결되는 근위 단부 및 상기 드라이버 보어의 길이보다 짧은 길이를 갖는 푸셔 보어;
    상기 드라이버 보어에 연결되고 상기 드라이버 보어를 따라 상기 드라이버 피스톤을 이동시키도록 동작 가능한 원동기(prime mover); 및
    상기 드라이버와 푸셔 피스톤 사이의 압축성 압축 유체 또는 자기장;을 포함하는, 압축 드라이버;를 포함하고, 상기 푸셔 피스톤을 향해 이동하는 상기 드라이버 피스톤에 의한 압축 유체 또는 자기장의 압축이 상기 푸셔 피스톤에 압력을 가하여, 상기 푸셔 피스톤이 상기 용기 내로 액체 매질을 밀어 상기 액체 라이너를 붕괴시키고 상기 플라즈마를 압축하는, 플라즈마 압축 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 푸셔 보어는 직경이 상기 드라이버 보어의 직경보다 작고, 상기 압축 드라이버는 상기 보어 접합부에서 상기 푸셔 보어의 근위 단부와 상기 드라이버 보어의 원위 단부를 상호 연결하는 고리형 대향 표면(annular face surface)을 포함함으로써, 상기 압축 유체의 압축이 상기 용기의 외압(outward pressure)에 대항하는 상기 고리형 대향 표면에 내압(inward pressure)을 가하는, 플라즈마 압축 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원동기는 가압된 드라이버 유체를 포함하는 어큐뮬레이터(accumulator) 및 상기 드라이버 피스톤 뒤의 상기 드라이버 보어에 상기 어큐뮬레이터를 유체적으로 연결하는 드라이버 유체 밸브를 포함하는, 플라즈마 압축 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 드라이버 유체 밸브는 상기 드라이버 유체에 의해 상기 드라이버 피스톤에 가해지는 압력을 조정하도록 조정 가능한, 플라즈마 압축 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 드라이버 보어로부터 상기 드라이버 유체 또는 상기 압축 유체를 배출하기 위해 상기 드라이버 보어 내에 적어도 하나의 배출 포트를 더 포함하고, 상기 배출 포트는 상기 드라이버 유체 또는 상기 압축 유체에 의해 상기 드라이버 피스톤에 가해지는 압력을 조정하도록 조정 가능한 배출 밸브를 포함하는, 플라즈마 압축 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 피스톤 앞의 상기 드라이버 보어 내에 상기 압축 유체를 주입하기 위해, 상기 보어 접합부에 근접한 상기 드라이버 보어에 압축 유체 주입 포트를 더 포함하고, 상기 압축 유체 주입 포트는 상기 압축 유체에 의해 상기 드라이버 피스톤에 가해진 압력을 조정하도록 조정 가능한 압축 유체 주입 밸브를 포함하는, 플라즈마 압축 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 피스톤은 원추형(frusto-conical) 돌출부를 포함하는 원위 단부를 포함하고, 상기 푸셔 피스톤은 상기 드라이버 피스톤의 원위 단부를 수용하는 원추형 리셉터클을 포함하는 근위 단부를 갖는, 플라즈마 압축 시스템.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 피스톤은 상기 고리형 대향 표면에 평행한 고리형 렛지(ledge) 및 상기 고리형 렛지에 수직이며 인접한 고리형 림을 갖는 원위 단부를 포함하여, 상기 드라이버 피스톤이 상기 보어 접합부에 있을 때, 압축 유체 채널이 상기 고리형 림, 상기 고리형 대향 표면 및 상기 고리형 렛지에 의해 형성되는, 플라즈마 압축 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 보어의 근위 단부에 이동 가능하게 부착된 리코일(recoil) 피스톤을 더 포함하는, 플라즈마 압축 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 격납 용기는 상기 플라즈마 격납 용기에 연결된 다중 압축 드라이버를 포함하는, 플라즈마 압축 시스템.
  11. 플라즈마 압축 시스템의 용기에 포함된 액체 매질로 구성된 액체 라이너에 의해 구획된 공동에 플라즈마를 압축하기 위한 압축 드라이버로서,
    그 내부에 슬라이딩 가능한 드라이버 피스톤을 구비하는 드라이버 보어;
    그 내부에 슬라이딩 가능하고 상기 드라이버 피스톤의 질량보다 작은 질량을 갖는 푸셔 피스톤을 구비하며, 상기 용기 내의 액체 매질과 연통하는 원위 단부, 보어 접합부에서 상기 드라이버의 원위 단부와 연결되는 근위 단부 및 상기 드라이버 보어의 길이보다 짧은 길이를 갖는 푸셔 보어;
    상기 드라이버 보어에 연결되고 상기 드라이버 보어를 따라 상기 드라이버 피스톤을 이동시키도록 동작 가능한 원동기; 및
    상기 드라이버와 푸셔 피스톤 사이의 압축성 압축 유체 또는 자기장;을 포함하고, 상기 푸셔 피스톤을 향해 이동하는 상기 드라이버 피스톤에 의한 압축성 유체 또는 자기장의 압축이 상기 푸셔 피스톤에 압력을 가해, 상기 푸셔 피스톤이 상기 액체 매질을 상기 용기 내로 밀어 상기 액체 라이너를 붕괴시키고 상기 플라즈마를 압축하는, 압축 드라이버.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 푸셔 보어는 상기 드라이버 보어보다 작은 직경을 갖고, 상기 압축 드라이버는 상기 보어 접합부에서 상기 푸셔 보어의 근위 단부와 상기 드라이버 보어의 원위 단부를 상호 연결하는 고리형 대향 표면을 포함함으로써, 상기 압축 유체의 압축이 상기 용기의 외압에 대항하는 상기 고리형 대향 표면에 내압을 가하는, 압축 드라이버.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 원동기는 가압된 드라이버 유체를 포함하는 어큐뮬레이터 및 상기 드라이버 피스톤 뒤의 상기 드라이버 보어에 상기 어큐뮬레이터를 유체적으로 연결하는 드라이버 유체 밸브를 포함하는, 압축 드라이버.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 드라이버 유체 밸브는 상기 드라이버 유체에 의해 상기 드라이버 피스톤에 가해지는 압력을 조정하도록 조정 가능한, 압축 드라이버.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 보어로부터 상기 드라이버 유체 또는 상기 압축 유체를 배출하기 위해 상기 드라이버 보어에 적어도 하나의 배출 포트를 포함하고, 상기 배출 포트는 상기 드라이버 유체 또는 상기 압축 유체에 의해 상기 드라이버 피스톤에 가해지는 압력을 조정하도록 조정 가능한 배출 밸브를 포함하는, 압축 드라이버.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 피스톤 앞의 상기 드라이버 보어 내에 압축 유체를 주입하기 위해 상기 접합부에 근접한 상기 드라이버 보어에 압축 유체 주입 포트를 더 포함하고, 상기 압축 유체 주입 포트는 상기 압축 유체에 의해 상기 드라이버 피스톤에 가해진 압력을 조정하도록 조정 가능한 압축 유체 주입 밸브를 포함하는, 압축 드라이버.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 피스톤은 원추형 돌출부를 포함하는 원위 단부를 갖고, 상기 푸셔 피스톤은 상기 드라이버 피스톤의 원위 단부를 수용하는 원추형 리셉터클을 포함하는 근위 단부를 갖는, 압축 드라이버.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 피스톤은 상기 고리형 대향 표면에 평행한 고리형 렛지 및 상기 고리형 렛지에 수직이며 인접한 고리형 림을 갖는 원위 단부를 포함하여, 상기 드라이버 피스톤이 상기 보어 접합부에 있을 때 압축 유체 채널이 상기 고리형 림, 상기 고리형 대향 표면 및 상기 고리형 렛지에 의해 형성되는, 압축 드라이버.
  19. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 보어의 근위 단부에 이동 가능하게 부착된 리코일 피스톤을 더 포함하는, 압축 드라이버.
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