RU2257019C1

RU2257019C1 - Method for forming plasma layer in plasma current interrupter and device for realization of said method

Info

Publication number: RU2257019C1
Application number: RU2003129694/06A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Корнилов (RU); В.Г. Корнилов; С.Ю. Корнилов (RU); С.Ю. Корнилов; В.И. Челпанов (RU); В.И. Челпанов
Original assignee: Министерство Российской Федерации по атомной энергии-Минатом РФ
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2005-07-20
Also published as: RU2003129694A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: method includes generation of plasma outside the inter-electrode space of vacuum chamber of plasma current interrupter, generation of radial plasma layer in inter-electrode space of plasma current interrupter. Plasma is produced outside vacuum chamber, plasma flow is injected into vacuum chamber along its axis, plasma layer is formed by transforming axial speed of plasma flow to radial speed. Device for realization of method (plasma current interrupter) has inner and outer coaxial electrodes, forming a vacuum chamber, electrically connected to energy source, plasma source with a system for forming plasma layer, providing for plasma injection into inter-electrode space of plasma current interrupter. Plasma injector is positioned outside the vacuum chamber, and is connected thereto through plasma duct, directed towards inner electrode, and is positioned along axis of vacuum chamber, as a system for forming plasma layer, axial-symmetrical plasma deflector mounted in vacuum chamber is used. Plasma deflector can be made in form of a cone. Plasma deflector can be positioned at end surface of inner electrode of plasma current interrupter. Plasma deflector can be positioned in the hollow of inner electrode, in side surface of which oppositely to place for its positioning apertures for outputting plasma can be made. These apertures should be in form of slits. At axial limits of apertures zone into inter-electrode space elements, limiting dimensions of formed plasma layer, can be inserted. These elements can be made in form of disk-shaped concentric plates.

EFFECT: higher manufacturability, simplified construction, broader functional capabilities, higher efficiency.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к сильноточной импульсной технике и может быть использовано в электрофизических установках для получения мощных электромагнитных импульсов с длительностью импульса в несколько десятков наносекунд, рентгеновского излучения и т.д.The invention relates to high-current pulsed technology and can be used in electrophysical installations to produce powerful electromagnetic pulses with a pulse duration of several tens of nanoseconds, x-rays, etc.

Известен способ создания плазменного слоя в плазменном прерывателе тока (ППТ) [V.A.Kokchenev, N.E.Kurmaev, F.I.Fursov, "Megampere microsecond POS", Proc. 12th Symp. High Current Electronics, Tomsk, 2000, vol. 2, p.268], при котором генерируемая плазма инжектируется от поверхности вакуумной камеры, являющейся внешним электродом, радиально к внутреннему электроду. Недостаток способа состоит в том, что возникает аксиальная неоднородность инжектируемой плазмы из-за дискретного расположения плазменных пушек.A known method of creating a plasma layer in a plasma current chopper (PPT) [V.A. Kokchenev, N.E. Kurmaev, F.I. Fursov, "Megampere microsecond POS", Proc. 12th Symp. High Current Electronics, Tomsk, 2000, vol. 2, p.268], in which the generated plasma is injected radially from the surface of the vacuum chamber, which is the external electrode, to the internal electrode. The disadvantage of this method is that there is an axial inhomogeneity of the injected plasma due to the discrete arrangement of plasma guns.

Известен плазменный прерыватель тока (ППТ) [V.A.Kokchenev, N.E.Kurmaev, F.I.Fursov, "Megampere microsecond POS", Proc. 12th Symp. High Current Electronics, Tomsk, 2000, vol. 2, p.268] с плазменными источниками, расположенными на наружной поверхности внешнего электрода емкостного накопителя. Коаксиальные внешний и внутренний электроды ППТ, образующие вакуумную камеру, соединены соответственно с электродами источника энергии и закорачиваются плазменным слоем, образованным системой источников плазмы. При этом количество плазменных инжекторов в данном устройстве достигает нескольких десятков единиц. Недостатком такой схемы является слишком большое количество источников плазмы. Это усложняет процесс синхронизации работы плазмообразующей системы и вносит неудобства в эксплуатацию.Known plasma current chopper (PPT) [V.A. Kokchenev, N.E. Kurmaev, F.I. Fursov, "Megampere microsecond POS", Proc. 12th Symp. High Current Electronics, Tomsk, 2000, vol. 2, p.268] with plasma sources located on the outer surface of the external electrode of the capacitive storage. The coaxial external and internal PPT electrodes forming a vacuum chamber are connected respectively to the electrodes of the energy source and are shorted by the plasma layer formed by the system of plasma sources. Moreover, the number of plasma injectors in this device reaches several tens of units. The disadvantage of this scheme is too many plasma sources. This complicates the synchronization process of the plasma forming system and introduces inconvenience to operation.

Известен способ создания плазменного слоя в ППТ [John J. Moschella, Richard С. Hazelton, "An inverse pinch plasma source for plasma opening switches," IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 28, pp.2247-2255, Dec. 2000]. Способ заключается в генерации плазмы во внутреннем электроде вакуумной камеры ППТ (вне межэлектродного промежутка) с последующим ее радиальным расширением в область межэлектродного пространства ППТ. Недостаток способа состоит в том, что несимметричное расширение плазменного облака может привести к возникновению неоднородностей формирующегося в межэлектродном промежутке ППТ плазменного слоя.There is a method of creating a plasma layer in the PMT [John J. Moschella, Richard C. Hazelton, "An inverse pinch plasma source for plasma opening switches," IEEE Trans. Plasma Sci., Vol. 28, pp. 2247-2255, Dec. 2000]. The method consists in generating plasma in the inner electrode of the PPT vacuum chamber (outside the interelectrode gap) with its subsequent radial expansion into the region of the interelectrode space of the PPT. The disadvantage of this method is that the asymmetric expansion of the plasma cloud can lead to the appearance of inhomogeneities of the plasma layer formed in the interelectrode gap of the PPT plasma layer.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является ППТ [John J. Moschella, Richard С. Hazelton, "An inverse pinch plasma source for plasma opening switches," IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 28, pp.2247-2255, Dec. 2000], выбранный за прототип устройства. Этот прерыватель тока построен на источнике плазмы с обратным пинчем. Газовое облако вводится в межэлектродное пространство плазменного источника при срабатывании газового клапана источника плазмы. При электрическом пробое между электродами плазменного источника образуется проводящий цилиндр, расширяющийся в направлении области межэлектродного промежутка вакуумной камеры, обеспечивая, таким образом, с помощью определенной системы формирование плазменного слоя в ППТ. Данная конструкция имеет ряд недостатков. Во-первых, источник плазмы установлен внутри центрального электрода. Это требует достаточного места и накладывает ограничения на геометрический размер внутреннего проводника. При такой компоновке также существенно затруднен доступ к плазменному источнику. Во-вторых, система питания плазменного источника достаточно громоздка, высоковольтные вводы требуют тщательной электрической изоляции. Кроме того, при инициировании электрического пробоя между электродами источника плазмы возможно образование несимметричного плазменного слоя, что приведет к азимутальной неоднородности формирующейся плазменной оболочки.Closest to the proposed device is the PMT [John J. Moschella, Richard C. Hazelton, "An inverse pinch plasma source for plasma opening switches," IEEE Trans. Plasma Sci., Vol. 28, pp. 2247-2255, Dec. 2000], selected for the prototype device. This current chopper is built on a reverse pinch plasma source. A gas cloud is introduced into the interelectrode space of the plasma source when the gas valve of the plasma source is activated. During electric breakdown, a conductive cylinder is formed between the electrodes of the plasma source, expanding in the direction of the interelectrode gap of the vacuum chamber, thus providing, with the help of a certain system, the formation of a plasma layer in the PEP. This design has several disadvantages. First, a plasma source is installed inside the central electrode. This requires sufficient space and imposes restrictions on the geometric size of the inner conductor. With this arrangement, access to the plasma source is also significantly difficult. Secondly, the plasma source power system is rather cumbersome, high-voltage bushings require careful electrical isolation. In addition, when initiating an electrical breakdown between the electrodes of the plasma source, the formation of an asymmetric plasma layer is possible, which will lead to an azimuthal inhomogeneity of the forming plasma shell.

Задачей предлагаемого решения является оптимизация способа образования плазменного слоя и создание конструкции ППТ, реализующей этот способ, с улучшенными рабочими характеристиками.The objective of the proposed solution is to optimize the method of formation of the plasma layer and the creation of the design of the PMT that implements this method, with improved performance.

Технический результат способа заключается в технологичном формировании в межэлектродном промежутке ППТ однородного плазменного слоя.The technical result of the method consists in the technological formation in the interelectrode gap of the PPT of a uniform plasma layer.

Технический результат устройства для его осуществления (плазменного прерывателя тока) заключается в упрощении конструкции ППТ, что обеспечивает удобство эксплуатации, расширении возможностей компоновки узла ППТ, получении пространственно однородного плазменного слоя.The technical result of the device for its implementation (plasma current chopper) is to simplify the design of the PPT, which provides ease of use, expanding the layout of the PPT assembly, obtaining a spatially uniform plasma layer.

Технический результат способа достигается тем, что в отличие от известного способа, включающего генерацию плазмы вне межэлектродного промежутка вакуумной камеры ППТ, формирование радиального плазменного слоя в межэлектродном промежутке ППТ, в предлагаемом способе генерацию плазмы производят за пределами вакуумной камеры ППТ, поток плазмы инжектируют в вакуумную камеру вдоль ее оси, формируют плазменный слой путем преобразования аксиальной скорости плазменного потока в радиальную.The technical result of the method is achieved in that, in contrast to the known method, including plasma generation outside the interelectrode gap of the PPT vacuum chamber, the formation of a radial plasma layer in the interelectrode gap of the PPT, in the proposed method, the plasma is generated outside the vacuum chamber of the PPT, the plasma flow is injected into the vacuum chamber along its axis, a plasma layer is formed by converting the axial velocity of the plasma flow to radial.

Генерация плазмы за пределами вакуумной камеры позволяет обеспечить независимость работы источника плазмы от процессов, происходящих во внутреннем объеме вакуумной камеры, что повышает технологичность способа, в отличие от прототипа, где в процесс генерации плазмы завязаны внутренние характеристики вакуумной камеры. При этом обязательным является обеспечение инжекции потока плазмы в вакуумную камеру вдоль ее оси, что позволяет путем преобразования аксиальной скорости плазменного потока в радиальную повысить однородность сформированного плазменного слоя за счет обеспечения симметричного его расширения в межэлектродный промежуток и снятия условий возникновения его неоднородностей.Plasma generation outside the vacuum chamber allows the independence of the plasma source from the processes occurring in the internal volume of the vacuum chamber, which increases the manufacturability of the method, in contrast to the prototype, where the internal characteristics of the vacuum chamber are linked to the plasma generation process. At the same time, it is necessary to ensure the injection of the plasma flow into the vacuum chamber along its axis, which allows converting the axial velocity of the plasma flow to radial to increase the uniformity of the formed plasma layer by ensuring its symmetrical expansion into the interelectrode gap and removing the conditions for its inhomogeneities.

В заявке предложено одно из возможных устройств, реализующих заявленную в способе последовательность операций, способствующих созданию требуемого плазменного слоя.The application proposes one of the possible devices that implement the claimed sequence of operations that contribute to the creation of the desired plasma layer.

Технический результат устройства достигается тем, что в отличие от плазменного прерывателя тока, содержащего образующие вакуумную камеру внешний и внутренний коаксиальные электроды, электрически соединенные с источником энергии, источник плазмы с системой формирования плазменного слоя, обеспечивающий инжекцию плазмы в межэлектродный промежуток плазменного прерывателя тока, в предлагаемом ППТ плазменный инжектор вынесен за пределы вакуумной камеры, сообщается с ней через плазмовод, обращенный в сторону внутреннего электрода, и расположен вдоль оси вакуумной камеры, системой формирования плазменного слоя служит установленный в вакуумной камере осесимметричный отражатель плазмы.The technical result of the device is achieved by the fact that, in contrast to a plasma current chopper, containing an external and internal coaxial electrodes forming a vacuum chamber, electrically connected to an energy source, a plasma source with a plasma layer formation system that provides plasma injection into the interelectrode gap of the plasma current chopper, in the proposed PPT plasma injector moved outside the vacuum chamber, communicates with it through a plasma duct facing the inner electrode, and laid along the axis of the vacuum chamber, the axisymmetric plasma reflector installed in the vacuum chamber serves as a system for forming the plasma layer.

Отражатель плазмы может быть выполнен в виде конуса.The plasma reflector can be made in the form of a cone.

Отражатель плазмы может быть установлен на торцевой поверхности внутреннего электрода ППТ.The plasma reflector can be mounted on the end surface of the internal electrode of the PPT.

Отражатель плазмы может быть размещен в полости внутреннего электрода, в боковой поверхности которого напротив места его размещения выполнены отверстия для вывода плазмы.The plasma reflector can be placed in the cavity of the internal electrode, in the side surface of which, opposite the place of its placement, holes are made for the output of the plasma.

Эти отверстия могут иметь форму щели.These holes may be in the form of a gap.

На осевых границах зоны отверстий в межэлектродный промежуток могут быть введены элементы, ограничивающие размеры формируемого плазменного слоя.At the axial boundaries of the hole zone, elements restricting the dimensions of the formed plasma layer can be introduced into the interelectrode gap.

Эти элементы могут быть выполнены в форме дискообразных концентрических пластин.These elements can be made in the form of disk-shaped concentric plates.

В ППТ плазмообразующая система с плазменным инжектором вынесена за пределы вакуумной камеры, сообщается с ней через плазмовод, обращенный в сторону внутреннего электрода (плазменный инжектор расположен вдоль оси вакуумной камеры), и представляет собой самостоятельный узел, что способствует упрощению конструкции ППТ, обеспечивающее удобство эксплуатации, и расширяет возможности компоновки узла ППТ. Плазма аксиально вводится через плазмовод внутрь центрального электрода - катода, а затем выводится из него в межэлектродную область ППТ с помощью осесимметричного отражателя, являющегося элементом системы формирования плазменного слоя, или, отражаясь от отражателя на торце центрального электрода, выводится в область ППТ радиально. Примером выполнения отражателя является отражатель с конической поверхностью, обеспечивающий осесимметричное отражение плазмы. Применение осесимметричного отражателя позволяет получить пространственно однородный плазменный слой. Как возможный вариант, расположение отражателя снаружи внутреннего электрода позволяет непосредственно формировать плазменный слой в межэлектродном пространстве (например, размещение конического отражателя осесимметрично внутреннему электроду на его торце). Возможным вариантом расположения отражателя, технологически более сложным, является его размещение в полости внутреннего электрода, при этом для обеспечения выхода плазменного слоя в межэлектродное пространство необходимо выполнение в боковой поверхности электрода напротив места размещения отражателя отверстий. Выполнение отверстий в форме щели позволит регулировать аксиальную длину плазменного слоя. На осевых границах зоны отверстий в межэлектродный промежуток могут быть введены элементы, уменьшающие расширение плазменного слоя в межэлектродной области. Эти элементы могут быть выполнены в форме дискообразных концентрических пластин, что обусловлено цилиндрической геометрией вакуумной камеры и катода.In a PMT, a plasma-forming system with a plasma injector is moved outside the vacuum chamber, communicates with it through a plasma duct facing the inner electrode (the plasma injector is located along the axis of the vacuum chamber), and is an independent assembly, which helps simplify the design of the PMT, ensuring ease of use. and expands the layout options of the FPT node. Plasma is axially introduced through the plasma duct into the central electrode - the cathode, and then removed from it into the interelectrode region of the PPT using an axisymmetric reflector, which is an element of the plasma layer formation system, or, reflected from the reflector at the end of the central electrode, is radially output to the PPT region. An example of a reflector is a reflector with a conical surface, which provides axisymmetric reflection of the plasma. The use of an axisymmetric reflector makes it possible to obtain a spatially uniform plasma layer. As a possible option, the location of the reflector outside the inner electrode allows you to directly form a plasma layer in the interelectrode space (for example, placing a conical reflector axisymmetrically to the inner electrode at its end). A possible option for the location of the reflector, which is technologically more complicated, is its placement in the cavity of the internal electrode, and to ensure the exit of the plasma layer into the interelectrode space, it is necessary to make holes in the side surface of the electrode opposite the location of the reflector. The implementation of holes in the form of a gap will allow you to adjust the axial length of the plasma layer. At the axial boundaries of the hole zone, elements that reduce the expansion of the plasma layer in the interelectrode region can be introduced into the interelectrode gap. These elements can be made in the form of disk-shaped concentric plates, which is due to the cylindrical geometry of the vacuum chamber and cathode.

Таким образом, при заявленной компоновке ППТ геометрия и размеры электродов вакуумной камеры прерывателя не зависят от конструкции плазменного источника. Это упрощает конструкцию ППТ и обеспечивает возможность оперативной замены как плазменного источника, так и элементов ППТ, что расширяет режимные возможности ППТ. Например, изменение параметров внутреннего электрода позволяет варьировать межэлектродный промежуток, длину и конфигурацию токового канала как в фазе накопления тока, так и в фазе разрыва тока (изменение дрейфового пространства). Использование различных плазменных инжекторов в плазмообразующей системе также позволяет расширить рабочий диапазон ППТ. При этом обеспечена пространственная однородность плазменного слоя.Thus, with the claimed PCB layout, the geometry and dimensions of the electrodes of the vacuum chamber of the interrupter are independent of the design of the plasma source. This simplifies the design of the PMT and provides the ability to quickly replace both the plasma source and the PMT elements, which expands the modalities of the PMT. For example, changing the parameters of the internal electrode allows you to vary the interelectrode gap, the length and configuration of the current channel both in the phase of current accumulation and in the phase of current disruption (change in the drift space). The use of various plasma injectors in a plasma-forming system also allows you to expand the operating range of the PMT. At the same time, spatial uniformity of the plasma layer is ensured.

На фиг.1 изображен плазменный прерыватель тока с коаксиальным газовым плазменным инжектором, плазмоводом, катодом с отверстиями для вывода плазмы и осесимметричным конусным отражателем плазмы, размещенным в полости внутреннего электрода.Figure 1 shows a plasma current chopper with a coaxial gas plasma injector, a plasma duct, a cathode with holes for outputting the plasma and an axisymmetric conical plasma reflector located in the cavity of the internal electrode.

На фиг.2 изображен плазменный прерыватель тока с коаксиальным газовым плазменным инжектором, плазмоводом, катодом, осесимметричным конусным отражателем плазмы внутри катода и дискообразными концентрическими пластинами, ограничивающими плазменный слой.Figure 2 shows a plasma current chopper with a coaxial gas plasma injector, a plasma duct, a cathode, an axisymmetric conical plasma reflector inside the cathode and disk-shaped concentric plates bounding the plasma layer.

На фиг.3 изображен плазменный прерыватель тока с коаксиальным газовым плазменным инжектором, плазмоводом, катодом и осесимметричным конусным отражателем плазмы, установленным на торцевой поверхности катода.Figure 3 shows a plasma current chopper with a coaxial gas plasma injector, a plasma duct, a cathode and an axisymmetric conical plasma reflector mounted on the end surface of the cathode.

Предлагаемый плазменный прерыватель тока (устройство для осуществления способа) содержит источник энергии 1, электрически соединенный через линию передачи тока 2 с корпусом вакуумной камеры, образованной внешним электродом 3, осесимметричный конусный отражатель плазмы 4 (система формирования плазменного слоя), внутренний электрод 5, плазменный инжектор 10, вынесенный за пределы вакуумной камеры, с плазмоводом 6, расположенным вдоль оси вакуумной камеры и обращенного в сторону внутреннего электрода, клапан импульсного напуска газа 8, источники питания плазменного инжектора 7 и газового клапана 9. Внутренний электрод ППТ может быть с выполненными на его боковой поверхности отверстиями 11, зона отверстий может быть ограничена элементами 12 (фиг.1 - 3).The proposed plasma current chopper (device for implementing the method) contains an energy source 1 electrically connected through a current transmission line 2 to the housing of the vacuum chamber formed by the external electrode 3, an axisymmetric conical plasma reflector 4 (plasma layer formation system), an internal electrode 5, a plasma injector 10, taken outside the vacuum chamber, with a plasma duct 6 located along the axis of the vacuum chamber and facing the inner electrode, a pulse gas inlet valve 8, source iki power injector 7 and the plasma gas valve 9. The inner electrode TIC may be formed on the side surface openings 11, the openings can be restricted zone elements 12 (1 - 3).

В примере конкретного выполнения источником энергии может служить емкостный накопитель энергии, собранный по схеме генератора импульсного тока. Другим типом источника энергии может быть взрывомагнитный генератор (см. [Г. Кнопфель. Сверхсильные импульсные магнитные поля. М.: Мир, 1972, с.256]).In a specific embodiment, the energy source can be a capacitive energy storage device, assembled according to the pulse current generator circuit. Another type of energy source can be an explosive magnetic generator (see [G. Knopfel. Superstrong pulsed magnetic fields. M: Mir, 1972, p. 256]).

Линия передачи тока от источника энергии к электродам ППТ может представлять собой кабельную линию или, например, коаксиальную линию, заполненную жидким или газообразным диэлектриком.The current transmission line from the energy source to the electrodes of the PMT can be a cable line or, for example, a coaxial line filled with a liquid or gaseous dielectric.

Плазмообразующая система ППТ представляет собой систему, содержащую плазменный инжектор с источником питания и плазмовод, транспортирующий плазму в межэлектродный зазор ППТ. Могут применяться плазменные инжекторы как с импульсным напуском газа, так и без него. Первый тип инжекторов (коаксиальный, индукционный инжектор и др.) основан на сильноточном газовом разряде и требует дополнительной системы для импульсного напуска газа в межэлектродное пространство инжектора, а также источник питания газового клапана. Плазменные инжекторы без импульсного напуска газа (кабельные инжекторы, флэшборды и др.) основаны на сильноточном вакуумном пробое по поверхности диэлектрика с питанием от генераторов импульсных токов.The plasma-forming system PPT is a system containing a plasma injector with a power source and a plasma duct transporting the plasma into the interelectrode gap of the PPT. Plasma injectors can be used with or without pulsed gas inlet. The first type of injectors (coaxial, induction injector, etc.) is based on a high-current gas discharge and requires an additional system for pulsed gas injection into the interelectrode space of the injector, as well as a gas valve power source. Plasma injectors without pulsed gas inlet (cable injectors, flashboards, etc.) are based on high-current vacuum breakdown on the surface of a dielectric powered by pulsed current generators.

Работа устройства начинается с включения автономной плазмообразующей системы 7, 8, 9, 10 для заполнения межэлектродного промежутка плазменного прерывателя тока плазменным слоем. Здесь реализуются операции заявляемого способа, связанные с генерацией плазмы за пределами вакуумной камеры ППТ и инжекцией потока плазмы в вакуумную камеру вдоль ее оси. Далее происходит формирование плазменного слоя при преобразовании аксиальной (осевой) скорости плазменного потока, которой характеризуется поток плазмы при его осевой инжекции в вакуумную камеру, в радиальную, например, с помощью предложенных ниже отражателей. Формирование плазменного слоя происходит с помощью осесимметричного отражателя плазмы 4 (например, с конической поверхностью). При этом отражатель может быть расположен внутри центрального (внутреннего) электрода 5 вакуумной камеры. В этом случае обязательным является наличие отверстий для выхода плазмы, например, в форме щелей 11 в боковой поверхности внутреннего электрода (фиг.1); вне внутреннего электрода 5 вакуумной камеры на его торце (в данном случае нет необходимости в отверстиях) (фиг.3), а в случае с отверстиями (фиг.2) осевые границы зоны отверстий могут быть ограничены элементами 12, введенными в межэлектродный зазор, например в форме дискообразных концентрических пластин. Вслед за этим включается источник энергии 1. Генерируемый им ток проходит по передающей линии 2, электродам 3, 5 ППТ и плазменному токовому каналу, шунтирующему нагрузку в фазе накопления тока. Время накопления тока определяется емкостью источника энергии и суммарной индуктивностью источника энергии, линии передачи тока и электродов ППТ.The operation of the device begins with the inclusion of an autonomous plasma forming system 7, 8, 9, 10 to fill the interelectrode gap of the plasma current chopper with a plasma layer. Here, the operations of the proposed method are implemented related to the generation of plasma outside the vacuum chamber of the PPT and the injection of the plasma flow into the vacuum chamber along its axis. Next, the formation of the plasma layer occurs when the axial (axial) velocity of the plasma stream is converted, which characterizes the plasma stream during its axial injection into the vacuum chamber, into a radial one, for example, using the reflectors proposed below. The formation of the plasma layer occurs using an axisymmetric plasma reflector 4 (for example, with a conical surface). In this case, the reflector can be located inside the central (internal) electrode 5 of the vacuum chamber. In this case, it is mandatory to have openings for the exit of the plasma, for example, in the form of slots 11 in the side surface of the inner electrode (Fig. 1); outside the inner electrode 5 of the vacuum chamber at its end (in this case there is no need for openings) (Fig. 3), and in the case of openings (Fig. 2), the axial boundaries of the zone of the openings can be limited by elements 12 inserted into the interelectrode gap, for example in the form of disk-shaped concentric plates. Following this, the power source 1 is turned on. The current generated by it passes through the transmission line 2, the electrodes 3, 5 of the PPT and the plasma current channel, which shunts the load in the phase of current accumulation. The accumulation time of the current is determined by the capacity of the energy source and the total inductance of the energy source, current transmission line and the electrodes of the PMT.

При достижении током критического уровня, определяемого геометрией и плазменными параметрами ППТ, фазу накопления тока сменяет фаза разрыва тока. При этом наблюдается резкий рост сопротивления плазменного токового канала, генерируется ЭДС самоиндукции, далее генерируемый электромагнитный импульс передается в нагрузку.When the current reaches a critical level, determined by the geometry and plasma parameters of the PMT, the phase of current accumulation is replaced by a phase of current disruption. In this case, a sharp increase in the resistance of the plasma current channel is observed, the self-induction EMF is generated, then the generated electromagnetic pulse is transmitted to the load.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет добиться требуемого технического результата. Выполнение технической задачи связано с вынесением плазмообразующей системы в самостоятельный узел, внешний по отношению к корпусу ППТ (внешнему электроду ППТ), и использованием определенных отражателей плазмы, что позволяет реализовать операции заявляемого способа, связанные с особенностями генерации, инжекции плазмы и формирования плазменного слоя. Это предоставляет дополнительные возможности по компоновке элементов ППТ, упрощает доступ к плазменному инжектору и его системе питания. Возможность оперативной замены как плазменного источника, так и элементов ППТ расширяет диапазон работы ППТ. При этом обеспечена пространственная однородность плазменного слоя.Thus, the claimed invention allows to achieve the required technical result. The fulfillment of the technical task is related to the removal of the plasma-forming system into an independent assembly external to the PPT casing (external PPT electrode), and the use of certain plasma reflectors, which allows implementing the operations of the proposed method related to the features of generation, injection of plasma and the formation of a plasma layer. This provides additional opportunities for the layout of the PPT elements, simplifies access to the plasma injector and its power system. The ability to quickly replace both the plasma source and the PPT elements expands the range of the PPT. At the same time, spatial uniformity of the plasma layer is ensured.

Способ реализуется более технологично, позволяя от одного плазменного инжектора получить пространственно однородный плазменный слой в межэлектродном промежутке ППТ.The method is implemented more technologically, making it possible to obtain a spatially uniform plasma layer in the interelectrode gap of the PPT from one plasma injector.

Claims

1. A method of creating a plasma layer in a plasma current chopper, including generating plasma outside the interelectrode gap of the vacuum chamber of the plasma current chopper, forming a radial plasma layer in the interelectrode gap, characterized in that the plasma is generated outside the vacuum chamber, the plasma stream is injected along its axis, form a plasma layer by converting the axial velocity of the plasma stream to radial.

2. Plasma current chopper containing external and internal coaxial electrodes forming a vacuum chamber, electrically connected to an energy source, a plasma source with a plasma layer forming system, which provides plasma injection into the interelectrode gap of the plasma current chopper, characterized in that the plasma injector is moved outside the vacuum chamber, communicates with it through a plasma duct facing the inner electrode, and is located along the axis of the vacuum chamber, the plasma formation system The axisymmetric plasma reflector installed in the vacuum chamber serves as the primary layer.

3. The plasma current chopper according to claim 2, characterized in that the plasma reflector is made in the form of a cone.

4. The plasma current chopper according to claim 2 or 3, characterized in that the plasma reflector is mounted on the end surface of the inner electrode.

5. Plasma current chopper according to claim 2 or 3, characterized in that the plasma reflector is placed in the cavity of the internal electrode, in the side surface of which, opposite the place of its placement, openings are made for outputting the plasma.

6. The plasma current chopper according to claim 5, characterized in that the holes are in the form of a slit.

7. The plasma current chopper according to claim 5 or 6, characterized in that on the axial boundaries of the hole zone, elements are introduced into the interelectrode gap that limit the dimensions of the formed plasma layer.

8. The plasma current chopper according to claim 7, characterized in that the elements are made in the form of disk-shaped concentric plates.