RU2807489C2

RU2807489C2 - Device and method for simulating magnetohydrodynamics

Info

Publication number: RU2807489C2
Application number: RU2018137806A
Authority: RU
Inventors: Нассим ХАРАМЕЙН
Original assignee: Нассим ХАРАМЕЙН
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2023-11-15

Abstract

FIELD: magnetohydrodynamics.

SUBSTANCE: device simulating plasma interaction contains a plasma container configured to contain a gas mixture, an ionization source, a set of electrically conductive rib circuits, and a set of electrically conductive coil circuits. Each electrically conductive rib contour in the set of electrically conductive rib contours (i) includes a front portion located adjacent to the plasma container, and (ii) extends from the front portion to a distal portion in a radial direction from the plasma container.

EFFECT: ability to simulate magnetohydrodynamics in a non-fluid environment.

9 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

[0001] Настоящее изобретение, в целом, имеет отношение к устройствам и способам, применимым при воспроизведении магнитогидродинамики, возникающей во множестве астрофизических объектов. Более конкретно, настоящее изобретение имеет отношение к устройствам и способам, применимым при выполнении такого воспроизведения в низкоэнергетической, лабораторной среде с регулируемыми условиями.[0001] The present invention generally relates to devices and methods useful in reproducing magnetohydrodynamics occurring in a variety of astrophysical objects. More specifically, the present invention relates to devices and methods useful in performing such reproduction in a low-energy, controlled laboratory environment.

Уровень техники State of the art

[0002] Приблизительно девяносто шесть процентов обозримой вселенной состоит из материи, находящейся в состоянии плазмы. В силу этого, для лучшего понимания вселенной, научное сообщество посвятило существенное количество времени, усилий и ресурсов для генерирования и исследования плазм. Результаты некоторых этих усилий обсуждаются ниже. [0002] Approximately ninety-six percent of the observable universe consists of matter in the state of plasma. Because of this, to better understand the universe, the scientific community has devoted a significant amount of time, effort and resources to generating and studying plasmas. The results of some of these efforts are discussed below.

[0003] Научные исследования указали на то, что в плазме совершенно разных геометрических масштабов возникают сходные явления. Например, схожие типы плазменных процессов наблюдаются в галактических звездных скоплениях, галактических образованиях, галактических кольцах вокруг планет, энергетических сферах черных дыр, других звездных объектах и планетарных атмосферах. Для использования в своих интересах этой очевидной независимости плазм от геометрических масштабов, были изготовлены научно-исследовательские устройства, которые пытаются воспроизвести движение ионов в крупномасштабных плазмах (например, плазмах галактических образований) в геометрических масштабах, которые могут быть реализованы в земной лаборатории.[0003] Scientific research has indicated that similar phenomena occur in plasmas of completely different geometric scales. For example, similar types of plasma processes are observed in galactic star clusters, galactic formations, galactic rings around planets, the energetic spheres of black holes, other stellar objects and planetary atmospheres. To take advantage of this apparent independence of plasmas from geometric scales, research devices have been fabricated that attempt to reproduce the motion of ions in large-scale plasmas (such as the plasmas of galactic formations) on geometric scales that can be realized in an earth-based laboratory.

[0004] До настоящего времени, в этих устройствах применялись жидкости (т.е., жидкий натрий), или заряжались жидкостями (т.е., заряженный жидкий натрий) для моделирования больших астрофизических плазм. Эти устройства также полагались на использование сильных магнитных полей для направления ионов в жидкостях или заряженных жидкостях по направлениям, по которым бы следовали ионы в плазме.[0004] To date, these devices have used liquids (ie, liquid sodium) or been charged with liquids (ie, charged liquid sodium) to simulate large astrophysical plasmas. These devices also relied on the use of strong magnetic fields to direct ions in liquids or charged liquids in directions that ions in a plasma would follow.

[0005] Несмотря на вышеупомянутое, по определению, реальные плазмы являются газообразными. Другими словами, реальные плазмы не содержат материю в жидком или заряженном жидком состоянии, и, использование ионов в жидкостях, или в заряженных жидкостях для воспроизведения поведения ионов в плазме, может иметь недостатки. Соответственно, было бы желательно предоставить новые устройства, способные к моделированию магнитогидродинамики крупномасштабной плазмы в нежидкостной среде.[0005] Notwithstanding the above, by definition, real plasmas are gaseous. In other words, real plasmas do not contain matter in a liquid or charged liquid state, and using ions in liquids, or charged liquids, to reproduce the behavior of ions in a plasma may have disadvantages. Accordingly, it would be desirable to provide new devices capable of simulating the magnetohydrodynamics of large-scale plasmas in a non-fluid environment.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

[0006] Упомянутые выше потребности удовлетворяются, в значительной степени, некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, предоставляется магнитогидродинамическое моделирующее устройство. Магнитогидродинамическое моделирующее устройство включает в себя плазменный контейнер. Магнитогидродинамическое моделирующее устройство также включает в себя первый ионизируемый газ по существу содержащийся в пределах плазменного контейнера. Кроме того, магнитогидродинамическое моделирующее устройство также включает в себя первый контур, расположенный рядом с плазменным контейнером, причем контур включает в себя разрядник, первый электрический контакт на первой стороне разрядника, второй электрический контакт на второй стороне разрядника, и первое вещество, обладающее, по меньшей мере, одной из следующих характеристик: низкую магнитную восприимчивость и высокую проводимость. Кроме того, магнитогидродинамическое моделирующее устройство включает в себя первую электропроводную катушку, намотанную вокруг плазменного контейнера и сквозь первый электрический контур.[0006] The above needs are met to a large extent by some embodiments of the present invention. For example, in accordance with one embodiment of the present invention, a magnetohydrodynamic simulator is provided. The magnetohydrodynamic simulator includes a plasma container. The magnetohydrodynamic simulator also includes a first ionizable gas substantially contained within the plasma container. In addition, the magnetohydrodynamic simulator also includes a first circuit located adjacent the plasma container, the circuit including a spark gap, a first electrical contact on a first side of the spark gap, a second electrical contact on a second side of the spark gap, and a first substance having at least at least one of the following characteristics: low magnetic susceptibility and high conductivity. In addition, the magnetohydrodynamic simulator includes a first electrically conductive coil wound around the plasma container and through the first electrical circuit.

[0007] Таким образом, обрисовывается, довольно широко, вариант осуществления изобретения с тем, чтобы подробное его описание в этом документе могло быть более понятным, и с тем, чтобы настоящий вклад в область техники был бы лучше учтен. Существуют, конечно, дополнительные варианты осуществления изобретения, которые будут описаны ниже, и которые образуют объект изобретения.[0007] Thus, an embodiment of the invention is outlined, quite broadly, so that the detailed description thereof in this document can be more clearly understood, and so that the present contribution to the field of technology can be better taken into account. There are, of course, additional embodiments of the invention, which will be described below, and which form the subject of the invention.

[0008] В связи с этим, перед разъяснением, по меньшей мере, одного варианта осуществления изобретения более подробно, нужно понять, что изобретение не ограничено в своем употреблении подробностями конструкции и компоновкой компонентов, изложенных в последующем описании или изображенных на чертежах. Допускаются варианты осуществления изобретения в дополнение к описанным в данном документе, а также их применение на практике и осуществление различными способами. Кроме того, должно быть понятным то, что фразеология и терминология, используемая как в данном документе, так и в реферате, служит для целей описания, и не должна быть расценена в качестве ограничения.[0008] Accordingly, before explaining at least one embodiment of the invention in more detail, it is to be understood that the invention is not limited in its application to the design details and arrangement of components set forth in the following description or depicted in the drawings. Embodiments of the invention in addition to those described herein, as well as their practice and implementation in various ways, are permitted. In addition, it should be understood that the phraseology and terminology used both herein and in the abstract are for descriptive purposes and should not be construed as limiting.

[0009] В силу этого, специалисты в данной области техники оценят то, что концепция, на которой основано данное раскрытие, может быть легко использована в качестве базиса для проектирования других структур, способов и систем для выполнения нескольких целей настоящего изобретения. Вследствие этого, важно, чтобы формула изобретения рассматривалась как включающая в себя такие эквивалентные конструкции, поскольку они не выходят за пределы объема настоящего изобретения. [0009] As such, those skilled in the art will appreciate that the concept on which this disclosure is based can be readily used as a basis for the design of other structures, methods, and systems to accomplish several of the purposes of the present invention. Therefore, it is important that the claims be construed to include such equivalent structures so long as they do not depart from the scope of the present invention.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

[0010] Фиг. 1 изображает в перспективе внешний вид множества ребер, включенных в магнитогидродинамическое (MHD) моделирующее устройство, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.[0010] FIG. 1 is a perspective view of a plurality of fins included in a magnetohydrodynamic (MHD) simulator in accordance with an embodiment of the present invention.

[0011] Фиг. 2 изображает поперечное сечение ребер и других компонентов, включенных в моделирующее устройство MHD, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.[0011] FIG. 2 depicts a cross-section of fins and other components included in an MHD simulator, in accordance with another embodiment of the present invention.

[0012] Фиг. 3 изображает боковую проекцию ребер, изображенных на Фиг. 1, вместе с другими компонентами, включенными в моделирующее устройство MHD, которое включает в себя данные ребра.[0012] FIG. 3 shows a side view of the ribs shown in FIG. 1, together with other components included in an MHD simulator that includes these fins.

[0013] Фиг. 4 изображает боковую проекцию ребра в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.[0013] FIG. 4 depicts a side view of a rib in accordance with some embodiments of the present invention.

Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention

[0014] Теперь изобретение будет описано со ссылкой на чертежи, в которых одинаковые номера позиций везде обозначают одинаковые компоненты. Фиг. 1 изображает в перспективе внешний вид множества ребер 10 включенных в магнитогидродинамическое (MHD) моделирующее устройство 12 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 изображает поперечное сечение ребер 10 и других компонентов, включенных в моделирующее устройство 12 MHD в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг. 3 изображает боковую проекцию ребер 10 изображенных на Фиг. 1, вместе с другими компонентами, включенными в моделирующее устройство 12 MHD, которое включает в себя ребра 10.[0014] The invention will now be described with reference to the drawings, in which like reference numerals denote like components throughout. Fig. 1 is a perspective view of a plurality of fins 10 included in a magnetohydrodynamic (MHD) simulator 12 in accordance with an embodiment of the present invention. Fig. 2 depicts a cross-section of fins 10 and other components included in an MHD simulator 12 in accordance with another embodiment of the present invention. Fig. 3 shows a side view of the ribs 10 shown in FIG. 1, together with other components included in the MHD simulator 12, which includes the fins 10.

[0015] Как изображено на Фиг. 1-3, моделирующее устройство 12 MHD включает в себя плазменный контейнер 14, расположенный по существу в центре устройства. Плазменный контейнер 14 может быть любой конфигурации. Однако, на Фиг. 1-3 по существу изображен сферический плазменный контейнер 14. Кроме того, хотя плазменный контейнер 14 может быть закреплен в пределах моделирующего устройства 12 MHD любым способом, который будет очевиден любому специалисту в данной области техники, после применения на практике одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения, плазменный контейнер 14 изображенный на Фиг. 1-3 соединен с некоторыми из ребер 10 посредством множества креплений 16.[0015] As shown in FIG. 1-3, MHD simulator 12 includes a plasma container 14 located substantially in the center of the device. Plasma container 14 can be of any configuration. However, in FIG. 1-3 generally depict a spherical plasma container 14. Additionally, although the plasma container 14 may be secured within the MHD simulator 12 in any manner that would be apparent to one skilled in the art upon practice of one or more embodiments of the present invention, the plasma container 14 shown in FIG. 1-3 is connected to some of the ribs 10 by means of a plurality of fasteners 16.

[0016] Плазменный контейнер 14, изображенный на Фиг. 1-3 имеет полую внутреннюю часть и монолитную внешнюю часть, изготовленную из закаленного кварца. Однако также могут использоваться и другие материалы для формирования внешней части, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.[0016] The plasma container 14 shown in FIG. 1-3 has a hollow interior and a solid exterior made of hardened quartz. However, other materials may also be used to form the outer portion, in accordance with some embodiments of the present invention.

[0017] В пределах плазменного контейнера 14 содержится один или более ионизируемых газов. Например, аргон, азот, гелий, ксенон, неон, углекислый газ, угарный газ, и/или криптон, могут содержаться в пределах плазменного контейнера 14, так же как и множество других газов. Как правило, прежде чем один или более газов включены в состав плазменного контейнера 14, во внутренней части плазменного контейнера 14 создается вакуум.[0017] Within the plasma container 14 is contained one or more ionizable gases. For example, argon, nitrogen, helium, xenon, neon, carbon dioxide, carbon monoxide, and/or krypton may be contained within the plasma container 14, as well as a variety of other gases. Typically, before one or more gases are included in the plasma container 14, a vacuum is created in the interior of the plasma container 14.

[0018] Как изображено на Фиг. 2, устройство 12 MHD включает в себя источник 18 ионизации, который сфокусирован на плазменном контейнере 14. Более конкретно, источник 18 ионизации по существу сфокусирован на центральной части плазменного контейнера 14. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, источник 18 ионизации расположен таким образом, что пучок энергии, излучаемый посредством его (например, лазерный луч, изображенный пунктирной линией на Фиг.2), попадает в плазменный контейнер 14, не приходя в соприкосновение ни с одним из ребер 10, включенных в моделирующее устройство 12 MHD.[0018] As shown in FIG. 2, MHD device 12 includes an ionization source 18 that is focused on the plasma container 14. More specifically, the ionization source 18 is substantially focused on a central portion of the plasma container 14. According to some embodiments of the present invention, the ionization source 18 is positioned such that a beam of energy emitted therethrough (for example, a laser beam depicted by a dotted line in FIG. 2) enters the plasma container 14 without coming into contact with any of the ribs 10 included in the MHD simulator 12.

[0019] Хотя источник ионизации 18 изображенный на Фиг. 2 является лазером, могут быть использованы и другие источники энергии ионизации для ионизации одного или более газов в плазменном контейнере 14. Например, может быть использован радиочастотный (RF) источник ионизации. Кроме того, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, могут быть использованы один или более лазеров, а также одно или более зеркал для направления лазерного(ых) луча(ей) в плазменный контейнер 14, как правило через один из полюсов (северный или южный) моделирующего устройства 12 MHD, изображенного на Фиг. 1. Лазеры, которые могут использоваться, включают в себя фазово-сопряженный лазер, непрерывные лазеры, и лазеры, работающие в импульсном режиме.[0019] Although the ionization source 18 shown in FIG. 2 is a laser, other ionization energy sources may be used to ionize one or more gases in the plasma container 14. For example, a radio frequency (RF) ionization source may be used. Additionally, in accordance with some embodiments of the present invention, one or more lasers, as well as one or more mirrors, may be used to direct the laser beam(s) into the plasma container 14, typically through one of the poles (north or south) of the MHD simulator 12 shown in FIG. 1. Lasers that can be used include phase conjugate laser, continuous wave laser, and pulsed laser.

[0020] Фиг. 4 изображает боковую проекцию ребра 10 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 4, ребро 10 является контуром, которое, как изображено на Фиг. 2, расположено рядом с плазменным контейнером 14. Однако, вместо того, чтобы быть замкнутым, контур включает в себя разрядник 20. С каждой стороны разрядника 20 имеются электрические подключения 22 (то есть, электрические контактные поверхности), с которыми могут быть соединены электрические провода (не изображены).[0020] FIG. 4 depicts a side view of a rib 10 in accordance with some embodiments of the present invention. As shown in FIG. 4, edge 10 is a contour, which, as shown in FIG. 2 is located adjacent to the plasma container 14. However, rather than being closed, the circuit includes a spark gap 20. On each side of the spark gap 20 there are electrical connections 22 (i.e., electrical contact surfaces) to which electrical wires can be connected. (not pictured).

[0021] Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, ребра 10 сконструированы для включения в себя контуров из электропроводного материала, обернутого вокруг монолитного ребра 10. Кроме того, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, ребра 10 сформированы из электрических цепей проводящего материала для формирования структур катушки со множеством слоев. Некоторые из этих слоев, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, используются для контроля взаимодействий полей катушки посредством индуктивных процессов.[0021] According to some embodiments of the present invention, the fins 10 are designed to include circuits of electrically conductive material wrapped around the monolithic fin 10. Additionally, in accordance with some embodiments of the present invention, the fins 10 are formed from electrical circuits of conductive material to form coil structures with many layers. Some of these layers, in accordance with some embodiments of the present invention, are used to control the interactions of the coil fields through inductive processes.

[0022] Кроме того, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, добавлена другая отдельная обмотка на катушку внутри ребер 10. В соответствии с такими вариантами осуществления, катушка, как правило, является тороидальной, и отдельная обмотка используется в целях контроля результата посредством индуктивных процессов. Например, при использовании таких индуктивных процессов, могут быть проконтролированы частота повторения импульсов, сила тока, уровни напряжения, и т.д.[0022] Additionally, in accordance with some embodiments of the present invention, another separate winding is added to the coil within the fins 10. In accordance with such embodiments, the coil is typically toroidal, and a separate winding is used for the purpose of monitoring the result through inductive processes. For example, when using such inductive processes, pulse repetition rate, current strength, voltage levels, etc. can be monitored.

[0023] Как правило, вышеупомянутые ребра 10 изготовлены из материалов, имеющих низкую магнитную восприимчивость и/или высокую проводимость. Например, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, ребра 10 включают в себя алюминий. Кроме того, поперечное сечение ребра 10, изображенное на Фиг.4, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, является по существу квадратным. Однако другие геометрические размеры также вписываются в объем настоящего изобретения.[0023] Typically, the aforementioned fins 10 are made of materials having low magnetic susceptibility and/or high conductivity. For example, in accordance with some embodiments of the present invention, the fins 10 include aluminum. Moreover, the cross section of the rib 10 shown in FIG. 4, in accordance with some embodiments of the present invention, is substantially square. However, other geometric dimensions also fall within the scope of the present invention.

[0024] Как изображено на Фиг. 4, ребро 10 включает в себя ближайшую дугообразную часть 24 и наружную дугообразную часть 26 (относительно плазменного контейнера 14, если моделирующее устройство 12 MHD находится в действии). Ребро 10 изображенное на Фиг. 4 также включает в себя пару по существу линейных частей 28, 30, каждая из которых связанна и с ближайшей дугообразной частью 24 и с наружными дугообразными частями 26.[0024] As shown in FIG. 4, rib 10 includes an inner arcuate portion 24 and an outer arcuate portion 26 (with respect to the plasma container 14 if the MHD simulator 12 is in operation). The rib 10 shown in Fig. 4 also includes a pair of substantially linear portions 28, 30, each of which is associated with both the proximal arcuate portion 24 and the outer arcuate portions 26.

[0025] Как изображено на Фиг. 4, ближайшая дугообразная часть 24 и наружная дугообразная часть 26 расположены по существу параллельно частям окружностей по существу двух концентрических кругов различных размеров (не изображено). В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, каждая ближайшая дугообразная часть 24 и наружная дугообразная часть 26 перекрывают приблизительно 70,52 угловых градусов. Однако, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, дугообразные части 24, 26 могут перекрывать дополнительное или меньшее количество угловых градусов. Например, как изображено на Фиг. 2, ребра 10, изображенные наверху и внизу моделирующего устройства 12 MHD, перекрывают приблизительно 51,26 угловых градусов, в то время как ребра 10, изображенные в середине моделирующего устройства 12 MHD перекрывают приблизительно 19,47 угловых градусов.[0025] As shown in FIG. 4, the inner arcuate portion 24 and the outer arcuate portion 26 are located substantially parallel to the circumferential portions of substantially two concentric circles of different sizes (not shown). In accordance with some embodiments of the present invention, each proximal arcuate portion 24 and outer arcuate portion 26 overlap approximately 70.52 angular degrees. However, in accordance with another embodiment of the present invention, the arcuate portions 24, 26 may span an additional or fewer angular degrees. For example, as shown in FIG. 2, the fins 10 depicted at the top and bottom of the MHD simulator 12 overlap approximately 51.26 angular degrees, while the fins 10 depicted in the middle of the MHD simulator 12 overlap approximately 19.47 angular degrees.

[0026] Как изображено на Фиг. 1, имеется двенадцать двоек 32 состоящих из ребер 10, которые находятся, главным образом, друг над другом. Каждое ребро 10, включенное в двойку 32, является по существу компланарным другому ребру 10 двойки 32. Также как изображено на Фиг. 1, если плазменный контейнер 14 был включен в состав части изображенного на ней моделирующего устройства 12 MHD, каждая двойка 32 состоящая из ребер 10 будет расположена рядом с плазменным контейнером 14. Кроме того, эти двенадцать двоек 32 будут расположены по существу на равных интервалах вокруг плазменного контейнера 14. Следует отметить, что в соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения, оно включает в себя более или менее двенадцати двоек 32. Эти двойки 32, как правило, также помещаются по существу на равных интервалах вокруг плазменного контейнера 14.[0026] As shown in FIG. 1, there are twelve twos 32 consisting of ribs 10, which are located mainly on top of each other. Each edge 10 included in the pair 32 is substantially coplanar with another edge 10 of the pair 32. Also as shown in FIG. 1, if the plasma container 14 were included as part of a portion of the MHD simulator 12 depicted therein, each pair 32 of fins 10 would be located adjacent to the plasma container 14. In addition, the twelve pairs 32 would be located at substantially equal intervals around the plasma container 14. It should be noted that in accordance with an alternative embodiment of the present invention, it includes more or less than twelve twos 32. These twos 32 are typically also placed at substantially equal intervals around the plasma container 14.

[0027] На Фиг. 2 изображены две четверки 34 из ребер 10, похожих на ребра 10 в двойках 32 рассмотренные выше, каждое ребро 10 в каждой четверке 34 является по существу компланарным другим ребрам 10 в составе четверки 34. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, двенадцать четверок 34 расположены вокруг плазменного контейнера 14 по существу на равных интервалах. Однако, включение в состав дополнительных или меньшего количества, чем двенадцать четверок 34, также находится в рамках объема некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.[0027] In FIG. 2 depicts two quads 34 of ribs 10 similar to the ribs 10 in the quads 32 discussed above, each edge 10 in each quad 34 being substantially coplanar with the other ribs 10 of the quad 34. In accordance with some embodiments of the present invention, twelve quads 34 located around the plasma container 14 at substantially equal intervals. However, the inclusion of additional or fewer than twelve quads 34 is also within the scope of some embodiments of the present invention.

[0028] В дополнение к рассмотренным выше составляющим, моделирующее устройство 12 MHD, изображенное на Фиг. 2, включает в себя верхнюю внутреннюю катушку 36, верхнюю среднюю внутреннюю катушку 38, нижнюю среднюю внутреннюю катушку 40 и нижнюю внутреннюю катушку 42. Каждая из этих катушек 36, 38, 40, 42 является обмоткой вокруг плазменного контейнера 14 и проходит, по меньшей мере, одно из ребер 10.[0028] In addition to the components discussed above, the MHD simulator 12 shown in FIG. 2 includes an upper inner coil 36, an upper middle inner coil 38, a lower middle inner coil 40, and a lower inner coil 42. Each of these coils 36, 38, 40, 42 is wound around the plasma container 14 and extends at least , one of the ribs 10.

[0029] На Фиг. 2 также изображена внешняя катушка 44, которая является обмоткой вокруг плазменного контейнера 14, которая не проходит ни через одно из ребер 10. Точнее внешняя катушка 44 также обматывается вокруг ребер 10. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, вместо одной используемой внешней катушки 44, каждой внутренней катушке 36, 38, 40, 42 соответствует внешняя катушка (не изображено), которая является обмоткой вокруг системы ребер, через которые проходят внутренние катушки 36, 38, 40, 42, о которых идет речь.[0029] In FIG. 2 also shows an outer coil 44 that is wound around the plasma container 14 that does not pass through any of the fins 10. More precisely, the outer coil 44 is also wound around the fins 10. In accordance with some embodiments of the present invention, instead of a single outer coil 44 being used , each inner coil 36, 38, 40, 42 has a corresponding outer coil (not shown) which is wound around a system of fins through which the inner coils 36, 38, 40, 42 in question pass.

[0030] Каждая из этих катушек 36, 38, 40, 42, 44 как правило включает в себя один или более проводящих материалов. Например, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, используется медь.[0030] Each of these coils 36, 38, 40, 42, 44 typically includes one or more conductive materials. For example, in accordance with some embodiments of the present invention, copper is used.

[0031] Как отмечалось выше, каждое ребро 10 включает в себя, пару электрических контактов 22. Эти электрические контакты 22 могут быть соединены с одним или более проводами и/или электрическими устройствами. Кроме того, следует отметить, что каждая из рассмотренных выше катушек 36, 38, 40, 42, 44 может быть соединена с одним или более проводами, электрическими схемами, и/или электронными устройствами.[0031] As noted above, each rib 10 includes a pair of electrical contacts 22. These electrical contacts 22 may be connected to one or more wires and/or electrical devices. In addition, it should be noted that each of the above-discussed coils 36, 38, 40, 42, 44 may be connected to one or more wires, electrical circuits, and/or electronic devices.

[0032] Некоторые схемы и/или устройства, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, используются для подключения различных электрических токов и/или уровней напряжения на каждое конкретное, или на множество ребер 10, на внутренние катушки 36, 38, 40, 42, и/или внешние катушки 44 рассмотренные выше. Данное подключение, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, вырабатывают одно или более электромагнитных полей, некоторые из которых могут быть ортогональны к другим полям и/или могут вращаться.[0032] Certain circuits and/or devices, in accordance with embodiments of the present invention, are used to connect different electrical currents and/or voltage levels to each particular, or multiple fins 10, internal coils 36, 38, 40, 42, and/or external coils 44 discussed above. This connection, in accordance with some embodiments of the present invention, produces one or more electromagnetic fields, some of which may be orthogonal to other fields and/or may be rotating.

[0033] В сущности, в вариантах осуществления настоящего изобретения, рассмотренных выше, каждое ребро 10 может фактически стать одноконтурным или многоконтурным электромагнитом, который последовательно генерирует импульсы для генерирования вращающегося магнитного поля, которое было бы вертикально ориентированным в варианте осуществления настоящего изобретения, изображенного на Фиг. 1. Кроме того, внутренние и/или внешние катушки 36, 38, 40, 42, 44, как в одиночку, так и попарно, и т.д., могут по существу использоваться для создания одного или более горизонтальных магнитных полей на Фиг. 1.[0033] In essence, in the embodiments of the present invention discussed above, each rib 10 may actually become a single-loop or multi-loop electromagnet that sequentially generates pulses to generate a rotating magnetic field that would be vertically oriented in the embodiment of the present invention depicted in FIG. . 1. Additionally, the inner and/or outer coils 36, 38, 40, 42, 44, either alone or in pairs, etc., can be used as such to create one or more horizontal magnetic fields in FIG. 1.

[0034] Для того, чтобы сгенерировать упомянутые выше поля, ребра 10 и катушки 36, 38, 40, 42, 44, могут быть функционально соединены, например, со стандартными ограниченными по току источниками электропитания. В зависимости от варианта осуществления настоящего изобретения, одно или несколько ребер 10 могут быть приведены в действие одним или несколькими источниками электропитания.[0034] In order to generate the fields mentioned above, fins 10 and coils 36, 38, 40, 42, 44 can be operably coupled, for example, to standard current limited power supplies. Depending on the embodiment of the present invention, one or more fins 10 may be driven by one or more power sources.

[0035] Компьютеры и электронные выключатели также используются в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения для управления различными комбинациями соединений электропитания, катушки, и/или ребер 10. Например, быстродействующая переключающая схема на базе МОП-транзисторов может использоваться для управления потоком электрического тока на одну или более рассмотренных выше катушек 36, 38, 40, 42, 44. Кроме того, к управляющему компьютеру может быть предоставлен цифровой интерфейс для того, чтобы дать исследователю графический интерфейс для упрощения управления моделирующим устройством 12 MHD.[0035] Computers and electronic switches are also used in accordance with some embodiments of the present invention to control various combinations of power connections, coils, and/or fins 10. For example, a high speed MOSFET switching circuit may be used to control the flow of electrical current across one or more of the coils 36, 38, 40, 42, 44 discussed above. Additionally, a digital interface may be provided to the control computer to provide the researcher with a graphical interface to facilitate control of the MHD simulator 12.

[0036] В дополнение к вышеперечисленным компонентам, в состав моделирующего устройства 12 MHD могут быть включены датчики и/или другие устройства для того, чтобы определить, что происходит в плазменном контейнере 14 и контролировать и управлять самим моделирующим устройством 12 MHD. Например, для измерения электронной температуры и/или плазменного потенциала, в него могут быть включены ленгмюровские зонды. Кроме того, для измерения электростатических полей в него могут быть включены электрометры, электрический ток и/или напряжение могут быть проконтролированы и/или зарегистрированы посредством устройства вывода данных на источниках электропитания, а датчики на эффекте Холла и/или рассмотренные выше контрольные катушки могут быть использованы для измерения магнитных полей. Кроме того, температуры в пределах моделирующего устройства 12 MHD могут быть измерены с использованием термоэлектрического зонда и/или устройства измерения высоких температур. Кроме того, ультрафиолетовый (УФ), инфракрасный (ИК), и свет видимого диапазона может быть зарегистрирован при использовании соответствующих ПЗС камер и/или фотоэлектронных умножителей. Такие УФ, видимые, и/или ИК. датчики изображения могут быть скомпонованы с телескопами, эндоскопами и/или системой оптико-волоконных жгутов для передачи изображения на камеры или другие устройства обнаружения. Кроме того, два или более эндоскопов со стержневыми линзами могут быть устроены таким образом, чтобы изображения могли быть сняты как стереопары, позволяя таким образом осуществлять подробную фотограмметрию образцов плазмы и т.п. в пределах плазменного контейнера 14. Как правило, телескоп устроен таким образом, чтобы его линия прямой видимости находилась под прямым углом к линии прямой видимости лазера. Если необходимо произвести визуальные наблюдения, исследователь может переместить прямую призму, находящуюся в поворотном кронштейне, на линию прямой видимости лазера.[0036] In addition to the above components, sensors and/or other devices may be included within the MHD simulator 12 to determine what is happening in the plasma container 14 and to monitor and control the MHD simulator 12 itself. For example, to measure electron temperature and/or plasma potential, Langmuir probes can be included. In addition, electrometers may be included to measure electrostatic fields, electric current and/or voltage may be monitored and/or recorded via an output device on power supplies, and Hall effect sensors and/or the monitoring coils discussed above may be used. for measuring magnetic fields. In addition, temperatures within the MHD simulator 12 may be measured using a thermoelectric probe and/or a high temperature measuring device. In addition, ultraviolet (UV), infrared (IR), and visible light can be detected using appropriate CCD cameras and/or photomultiplier tubes. Such UV, visible, and/or IR. Image sensors can be combined with telescopes, endoscopes and/or fiber optic bundle systems to transmit images to cameras or other detection devices. In addition, two or more rod lens endoscopes can be arranged so that images can be captured as stereo pairs, thus allowing detailed photogrammetry of plasma samples and the like. within the plasma container 14. Typically, the telescope is designed so that its line of sight is at right angles to the line of sight of the laser. If it is necessary to make visual observations, the researcher can move the straight prism located in the rotating arm into the line of sight of the laser.

[0037] Также для проведения некоторых экспериментов, в него могут быть включены и другие датчики. Эти датчики могут являться датчиками, обнаруживающими поток рентгеновского излучения, поток гамма-излучения, поток нейтронов, поток протонов, поток альфа-частиц (например, с использованием Счетчиков Гейгера), сцинтилляционным счетчиком, и/или различными другими счетчиками частиц.[0037] Also, for some experiments, other sensors may be included. These sensors may be sensors that detect an x-ray flux, a gamma ray flux, a neutron flux, a proton flux, an alpha particle flux (eg, using Geiger Counters), a scintillation counter, and/or various other particle counters.

[0038] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, подача электрического тока на ребра 10 и/или на внутренние и внешние катушки 36, 38, 40, 42, 44 в должным образом рассчитанной последовательности и в определенных направлениях генерирует двойное тороидальное вращение структуры потока в высоко ионизированной плазме, содержащейся в плазменном контейнере 14.[0038] In accordance with some embodiments of the present invention, applying electrical current to the fins 10 and/or to the inner and outer coils 36, 38, 40, 42, 44 in a properly timed sequence and in certain directions generates a double toroidal rotation of the flux pattern in highly ionized plasma contained in plasma container 14.

[0039] Более конкретно, в процессе работы, один или более ионизируемых газов помещаются в плазменный контейнер 14. Затем плазменный контейнер 14 помещается в центр полости по существу шарообразной структуры, образованной ребрами 10, и внутренними и внешними катушками 36, 38, 40, 42, 44, рассмотренными выше. Затем источник ионизации 18 возбуждается и используется для ионизации газов в плазменном контейнере 14. Работа в импульсном режиме внутренних и внешних катушек инициируется человеком в то же самое время, как и работа ребер в импульсном режиме.[0039] More specifically, in operation, one or more ionizable gases are placed in a plasma container 14. The plasma container 14 is then placed in the center of a cavity of a substantially spherical structure formed by fins 10, and inner and outer coils 36, 38, 40, 42 , 44 discussed above. The ionization source 18 is then energized and used to ionize the gases in the plasma container 14. The pulsing of the inner and outer coils is human initiated at the same time as the pulsing of the fins.

[0040] Одной из характерных причин генерирования рассмотренных выше вращающихся двойных тороидальных структур потока в высоко ионизированной плазме, содержащейся в плазменном контейнере 14, является полученное доказательство того, что данная структура встречается во вселенной в различных масштабах. Например, имеются свидетельства того, что циркуляция материи в масштабах галактик, включая эргосферы черных дыр, полностью смоделирована таким двойным тороидальным потоком, который был предсказан посредством решения Харамейна-Рочера уравнения поля Эйнштейна. Кроме того, примеры таких потоков найдены в квазарах, пульсарах, и силах Кориолиса в динамике плазмы, окружающей наше Солнце и такие планеты, как Сатурн и Юпитер. Устройства, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, позволяют генерировать такие потоки в низкоэнергетической лабораторной среде.[0040] One of the characteristic reasons for the generation of the above-discussed rotating double toroidal flow structures in the highly ionized plasma contained in the plasma container 14 is the evidence obtained that this structure occurs in the universe at various scales. For example, there is evidence that the circulation of matter at the scale of galaxies, including the ergospheres of black holes, is completely modeled by such a double toroidal flow, which was predicted by the Haramain-Rocher solution of the Einstein field equation. Additionally, examples of such flows are found in quasars, pulsars, and Coriolis forces in the plasma dynamics surrounding our Sun and planets such as Saturn and Jupiter. Devices, in accordance with some embodiments of the present invention, allow the generation of such flows in a low-energy laboratory environment.

[0041] Многие особенности и преимущества изобретения являются очевидными исходя из подробного описания изобретения, и, таким образом, предполагается посредством приложенной формулы изобретения охватить все такие особенности и преимущества изобретения, которые находятся в пределах объема и сущности изобретения. В последующем, поскольку многочисленные модификации и вариации будут полностью понятны специалистам в данной области техники, является нежелательным ограничивать изобретение изображенными и описанными точной конструкцией и режимами работы, и соответственно, можно прибегнуть ко всем подходящим модификациям и эквивалентам, находящимся в пределах объема и сущности изобретения.[0041] Many features and advantages of the invention will be apparent from the detailed description of the invention, and it is, therefore, intended by the appended claims to cover all such features and advantages of the invention that fall within the scope and spirit of the invention. In the following, while numerous modifications and variations will be readily apparent to those skilled in the art, it is not desirable to limit the invention to the precise construction and modes of operation depicted and described, and accordingly, all suitable modifications and equivalents may be made within the scope and spirit of the invention.

Claims

1. A device simulating plasma interaction, containing:

a plasma container configured to contain a gas mixture;

a set of electrically conductive rib contours including a first rib contour;

a set of electrically conductive coil circuits including a first coil circuit;

wherein the first coil circuit passes through the first rib circuit;

an ionization source configured to ionize the gas mixture to generate plasma; And

wherein each electrically conductive rib contour in the set of electrically conductive rib contours (i) includes a front portion located adjacent the plasma container, and (ii) extends from the front portion to a distal portion in a radial direction from the plasma container.

2. The simulator according to claim 1, wherein the set of electrically conductive rib contours contains a plurality of twos, including a first two, and wherein said first two includes said first rib contour and a second rib contour, and wherein the first and second rib contours the contours are essentially coplanar edge contours.

3. The simulator of claim 1, wherein the set of electrically conductive rib circuits comprises a quartet of four substantially coplanar rib circuits including said first rib circuit.

4. The simulator of claim 1, further comprising circuitry coupled to the set of conductive coil circuits through an electrical connection and configured to provide current pulses to the set of conductive coil circuits to generate a magnetic field.

5. The simulator of claim 4, wherein the set of electrically conductive coil circuits further comprises a second coil circuit, and wherein said circuit is configured to provide pulses to the first coil circuit and the second coil circuit in series.

6. The simulator according to claim 1, wherein the set of electrically conductive rib circuits and the set of electrically conductive coil circuits are configured to generate, respectively, first and second magnetic fields that magnetically induce the first and second plasma flows.

7. The simulator according to claim 6, wherein each of the first and second plasma flows are toroidal.

8. The simulator according to claim 1, in which the plasma container has a monolithic outer part made of hardened quartz.

9. The simulator according to claim 1, further comprising at least one sensor configured to capture data associated with the plasma in the flow.