RU2422924C2 - Способ ускорения положительно заряженных частиц и ионов и полый индукционный ускоритель - Google Patents
Способ ускорения положительно заряженных частиц и ионов и полый индукционный ускоритель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2422924C2 RU2422924C2 RU2006119182/06A RU2006119182A RU2422924C2 RU 2422924 C2 RU2422924 C2 RU 2422924C2 RU 2006119182/06 A RU2006119182/06 A RU 2006119182/06A RU 2006119182 A RU2006119182 A RU 2006119182A RU 2422924 C2 RU2422924 C2 RU 2422924C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- accelerator
- pulsed
- walls
- plasma
- charged particles
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Изобретение относится к проблеме управляемого термоядерного синтеза и может найти применение в качестве сильноточного индукционного ускорителя предпочтительно положительно заряженных частиц и ионов, а также для создания пучка нейтронов. Способ ускорения положительно заряженных частиц и ионов заключается в использовании проводников второго рода в импульсных индукционных ускорителях в качестве проводящих рабочих стенок и расположении или формировании плазменного шнура у их оси. Полый импульсный индукционный ускоритель включает полость, образуемую двумя соосными стенками 2 из непроводящего материала, например стекла. Стенки 2 разнесены по радиусу и герметично заглушены по торцам металлическими шайбами-фланцами 3 и 4. Полость между стенками 2 заполнена проводником второго рода 1, используемым в качестве рабочих проводящих элементов. Шайбы-фланцы 3 и 4 последовательно с проводником второго рода 1 включены в цепь 5 с генератором 6 импульсного тока. Изобретение позволяет повысить компактность и упростить конструкцию ускорителя. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к проблеме управляемого термоядерного синтеза и может найти применение в качестве сильноточного индукционного ускорителя предпочтительно положительно заряженных частиц и ионов, а также для создания пучка нейтронов.
Известно, что будущее энергетики зависит от решения проблемы управляемого термоядерного синтеза. Поэтому во многих странах мира ведутся широкие исследования по осуществлению управляемого термоядерного синтеза путем электродинамического сжатия и нагрева плазмы или путем воздействия на нее либо мощным лазерным излучением, либо пучком ускоренных электронов и т.п. Сущность этих способов сводится к тому, чтобы благодаря сжатию или введению в нее энергии довести температуру ее частиц до таких величин, при которых должна гарантированно протекать реакция синтеза ядер. Недостатком всех этих способов является то, что практически сложно и трудно одновременно достичь необходимой температуры плазмы и сохранить ее определенное время, так как чем большие усилия в этом направлении прилагаются, тем к еще большему хаосу (в плазме) это приводит и, в частности, к различного рода неустойчивостям плазмы.
Иной путь достижения высоких энергий дейтронов (и заряженных частиц плазмы вообще) был открыт (открытие № 3) группой физиков под руководством академика Л.А.Арцимовича еще в 1952 году. К сожалению, механизму приосевого ускорения дейтронов до энергии порядка 100 кэВ при средней энергии частиц плазмы около 100 эВ не нашли тогда объяснения. Сам же факт свидетельствует о том, что термояд осуществим, если понять и эффективно использовать механизм этого открытия.
Будем исходить из предположения, что в явлениях, описанных в открытии № 3, работает механизм ускорения, что придает процессу более высокую упорядоченность. И он имеет индукционную природу и сводится к ускорению приосевых заряженных частиц за счет напряженности поля, которая возникает при разрыве тока в результате сжатия плазменного шнура и развития перетяжек. Появление «особенностей» подтверждает это.
Однако упомянутый в этом открытии процесс неудобен на практике, так как, во-первых, необходимые ускоряющие поля, как и разрывы тока в местах развития перетяжек возникают, как правило, только в процессе второго и третьего максимального сжатия плазменного шнура. Поэтому чтобы достичь нужного процесса с первого разряда, необходимо на порядок увеличить величину напряженности импульсного разряда (до 2000 В/с). Важно отметить, что протяженность перетяжек (локальных мест разрыва тока) слишком мала по сравнению с длиной плазменного шнура, а места их возникновения имеют случайный характер (Л.А.Арцимович. Управляемые термоядерные реакции. М. 1961., с. 168-169), а плазменный фокус сохраняет эти недостатки.
Существует, однако, еще один малоизвестный индукционный принцип ускорения заряженных частиц плазмы, свободный от только что перечисленных недостатков. Этот принцип ускорения был обнаружен тоже экспериментально при исследовании линейного плазменного индукционного ускорителя (сб. «Взаимодействие пучков заряженных частиц с плазмой», Киев, 1965, с.217-228). При этом было установлено (но также не объяснено), что в линейном индукционном ускорителе, в котором роль вторичной обмотки выполняет плазма, при импульсных разрядах тока возникает не только ожидаемое (расчетное) поле, т.е. обусловленное суммарной разностью потенциалов, создаваемых индукторами, но также и противоположно направленное ему ускоряющее поле. К тому же оно более сильное, как оказалось, чем расчетное, так как электроны, ускоренные вновь обнаруженным полем, легко преодолевают расчетное поле (там же, с. 226-228).
Возникновение этих двух взаимно противоположных по направлению полей также является недостатком, так как приводит к снижению эффективности и того и другого поля. Другим его недостатком является то, что ускорению в плазме подвергаются только электроны. Объяснить это можно тем, что носителями тока в коробах индукторов являются электроны. Они (электроны-носители), следовательно, и ответственны за наведение поля, ускоряющего частицы избирательно (знак носителя тока в ускорителе и знак заряда частицы, которую необходимо ускорить индукционным способом, должны совпадать. Это - совершенно новое знание!!!).
Целью предлагаемого изобретения является преодоление недостатков, присущих описанным принципам ускорения, и использование их же положительных качеств.
Поставленная цель достигается следующим образом. Чтобы ослабить (практически устранить) «расчетное поле», линейный индукционный ускоритель выполняют без индукторов, в виде, например, линейного полого проводника, вдоль по которому пропускают импульсные разряды тока. С устранением индукторов отпадает необходимость в их синхронизации и перемагничивании, что упрощает эксплуатацию ускорителя. Делает конструкцию ускорителя компактнее, проще, экономичнее, легче и дешевле.
На чертеже представлен предлагаемый ускоритель.
Чтобы «научить и заставить» индукционный ускоритель ускорять и положительно заряженные частицы, полый (не обязательно линейный) проводящий элемент (полая стенка) изготавливают не из металла, а в виде цилиндра, состоящего из двух стенок 2 из непроводящего ток материала, межстеночные торцы которого заглушают металлическими фланцами-шайбами 3 и 4, а полость между ними заполняют проводником второго рода 1, включенного в цепь 5 последовательно с генератором 6 импульсного тока (или напряжения) путем использования этих металлических торцевых фланцев.
Индукционное ускоряющее поле, возникающее в результате разрядов импульсного тока, кумулируется у оси цилиндра в виде поля векторного потенциала, а оно, это поле, существует и тогда, когда в этой полости магнитное поле считается равным нулю. Эффект Ааронова-Бома служит доказательством работоспособности такого в принципе даже стационарного поля. Чтобы это поле из увлекающего электроны v=(e/mc) А (В.В.Мантуров. Шаровая молния как система волн де Бройля. М., 2001) превратилось в ускоряющее, поле векторного потенциала делают изменяющимся во времени. С этой целью вдоль такого индукционного ускорителя пропускают импульсный ток такой длительности, чтобы его полуволна была не менее длины (вдоль оси) рабочей части ускорителя, а с целью повышения ускоряющего (и фокусирующего) эффектов формируют импульсы, мощность которых достаточна для проникновения к оси плазменного шнура с первого раза. С целью реализации ускоряющего эффекта этого поля у оси формируют плазменный из дейтерия и др. легких элементов шнур (столб), диаметр, плотность и электрическую прозрачность которого подбирают так, чтобы ускоряюще-фокусирующее действие (в виде «особенностей») импульсного разряда тока достигалось с первой попытки, без обращения к напряженностям поля в тысячи Вольт/см и по всей длине плазменного столба. Проводник второго рода подбирают так, чтобы его диссоциация и подвижность положительно заряженных ионов были бы как можно выше.
Claims (4)
1. Способ ускорения положительно заряженных частиц и ионов, состоящий в том, что в импульсных индукционных ускорителях в качестве проводящих рабочих стенок используют проводники второго рода, а у оси располагают или формируют плазменный шнур.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что импульсный разряд по длительности импульса формируют так, чтобы длина полуволны импульса была не менее длины вдоль оси рабочей части ускорителя.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что мощность импульсного разряда, диаметр плазменного шнура, плотность и прозрачность плазмы подбирают так, чтобы ускоряющее поле проникало к оси шнура с первого импульсного разряда тока.
4. Полый импульсный индукционный ускоритель, отличающийся тем, что в нем в качестве рабочих проводящих элементов используют проводник второго рода, заполняющий полость, образуемую двумя соосными стенками из непроводящего материала, например стекла, разнесенными по радиусу и герметично заглушенными по торцам металлическими шайбами-фланцами, последовательно с проводником второго рода включенными в цепь с генератором импульсного тока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006119182/06A RU2422924C2 (ru) | 2006-06-01 | 2006-06-01 | Способ ускорения положительно заряженных частиц и ионов и полый индукционный ускоритель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006119182/06A RU2422924C2 (ru) | 2006-06-01 | 2006-06-01 | Способ ускорения положительно заряженных частиц и ионов и полый индукционный ускоритель |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006119182A RU2006119182A (ru) | 2007-12-27 |
RU2422924C2 true RU2422924C2 (ru) | 2011-06-27 |
Family
ID=39018251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006119182/06A RU2422924C2 (ru) | 2006-06-01 | 2006-06-01 | Способ ускорения положительно заряженных частиц и ионов и полый индукционный ускоритель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2422924C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497206C2 (ru) * | 2012-02-01 | 2013-10-27 | Василий Васильевич Мантуров | Мини-коллайдер (варианты) |
-
2006
- 2006-06-01 RU RU2006119182/06A patent/RU2422924C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497206C2 (ru) * | 2012-02-01 | 2013-10-27 | Василий Васильевич Мантуров | Мини-коллайдер (варианты) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006119182A (ru) | 2007-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2158796B1 (en) | Beam transport system and method for linear accelerators | |
Horioka | Progress in particle-beam-driven inertial fusion research: Activities in Japan | |
Deng et al. | Overview of pulsed power research at CAEP | |
Sortais | Recent progress in making highly charged ion beams | |
RU2422924C2 (ru) | Способ ускорения положительно заряженных частиц и ионов и полый индукционный ускоритель | |
US2933442A (en) | Electronuclear reactor | |
Skalyga et al. | Design of permanent magnet trap for high current gasdynamic ECR ion sources with plasma heating by gyrotron radiation with frequency up to 45 GHz | |
Mori | FFAG proton driver for muon source | |
Carter | Acceleration technologies for charged particles: an introduction | |
Takayama | Evolution of induction synchrotrons | |
US3873930A (en) | Magnetically insulated capacitor, process for electrostatic energy storage and its applications | |
Nagao et al. | High‐power microwave generation by double‐anode virtual cathode oscillator | |
Reiser et al. | Design features of small electron ring for study of recirculating space-charge-dominated beams | |
US3120476A (en) | Pyrotron process and apparatus utilizing enhancement principle | |
Müller | Heavy-ion accelerators for ICF | |
Dolgachev et al. | Microsecond plasma opening switches in externally applied magnetic field | |
RU2370003C1 (ru) | Безжелезный индукционный линейный ускоритель дейтронов - нейтронный генератор | |
Dudnikov | Charge-Exchange Technologies | |
RU2813664C1 (ru) | Импульсный генератор нейтронов | |
Hao et al. | High-gradient modulation of microbunchings using a minimized system driven by a vortex laser | |
RU143417U1 (ru) | Импульсный генератор нейтронов | |
RU184106U1 (ru) | Импульсный генератор нейтронов | |
Shikanov et al. | Investigation of accelerating ion triode with magnetic insulation for neutron generation | |
Gerich | Scientific program and abstracts | |
Cole et al. | Particle accelerators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200602 |