SU333890A1 - - Google Patents

Description

УСТРОЙСТВО дл  ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ

Изобретение относитс  к устройствам дл  нолучени  и управлени  плазмой с помощью ее опраиичени  и нат|ре|ва виешниади высокочастотными элвк11ром(а1пн1и;тны1Ми пол ми, на (Нр1И1мвр дл   дерного аинтеза, т. е. к термо дерным peaiKTOipaM. Од1на1ко П р;им1енен1ие устройств , выполвениых в соответст1В)ии с на:сто ЩИ1М изобретением, не олраиичн|вает.с  термо Дер1НЫ1ми реажторам-и. Ови могут широко использоватьс  дл  получ;ен1н  вы1С01Котемпе)ратурной плазмы, в частнисти, при физических июследавани х ее свойств и хара:кте|ри€тик.

Из вестны устрой1ств:а дл  получени  плазмы , с целью изучени  и осуществлени  термо дерной реа1кц«1и, в которых резонатор, заполненный соответствующей аредой, 1на1пр)име;р смесью дейтери  с тритием, возбуждаетс  высокочастотной электроадаюнитной энергией; раб ОЧа  среда находитс  под низким давлением. Дл  таюих уст1ройств характерны недостатки, (Св занные с проблемой удержани  плазмы и необходимостью подавлени  разного рода неустойч ИВ1Остей . Это не позвол ет получ ать стационарную вьюакотбмпера11у1р|ную плазму.

Из1веат1ны также устройства, например ллазменные го1рел1К(и, в .которых дл  получен1и  пЛазмы используетс  газ пои выюашим давлением , вращающийс  дл  ста|биш1И1зации дугав10го разр да. Однако в этих устройств1ах разр д не локализован, вследствие чего не удаеггс  доПЛАЗМЫ

стичь -высоких температур, необходимых дл  И1аследова,ни  и там более дл  получени  термо дерных реакций.

Цель изобретени  - уотраеить иеустойч1ИiBOiQTH известных термо дерных установок ai нолучить стационарную вьгсакотемеературную плазму.

Это достигаетс  И10пользаван ием высокочастотного объемного резонато|р1а, отличите-тьной осабенноотью которого  вл етс  локализаци  области макси|малыного электр ичео:кого пол  в центральной части резонатора, и одновременньгм использованием рредств, обеюпечи1вающи ,х вращателыную циркул цию рабочей

среды - газа, зани1мающего объем резонатора 1И наход щегос  под давлением, достаточным дл  в зкостного течени  газа.

Дл  упрощени  изготавлен1и  и настройки устройства резонатор имеет круговое оопереч1иое сечение.

С целью уменьшени  торцовых потерь энерГ1ИИ резонатор выполнен в виде тар.оида.

К.роме того, устройство содержит оредства дл  создани  в резонаторе посто нного магнитного пол  типа м-агнитной ловушми дл  плазмы. Это улучшает термоизол щию плазмы, особен/но ее ионвой компоненты.

BiHy-rpiH резоиатора нестационарню-го магиитного пол , возбуждающего ,ъ плазме .мапнитоактетигчеокПе колеб мшi .

Дл  y;ivieiMi.nieim5i знаргсинчсокнх потерь, oco6eniiio np;ii -гермо лорлюм епчггезе, усиройCTiBO ,имеет ередсхва, оГ)е|С11еч11|1ваю:1Цае в резо.паторе давление рабочей среды, достаточное дл  иоглощен(и  энерпш, 1нооНМ|Он из плаз1мы нейт|рона1ми .

В состав ра;б|0чей среды могут входить дейтарий , смесь дейте/ри  с Т|р ит1Ивм, пары лини  и другие вещестша, сиособиые к образованию ча1ст1ич(но полво,стью иом зИроваииой плазмы в исиользуемо.м диапазоие темПвратлф.

На фиг. 1 дано Зстройство с Ц1ил1и1нд|р1ичеоюи .м резонатором, про-дольный разрез; фиг. 2

-то же, с тороидалыньим резо-натором; фиг. 3

-уст роЙ€тво с цвлишдричесмим резонатором, снабжввное соленоидом, создаюш,НМ посто иiHoe магиитное поле; ф1иг. 4 - устройство с тороидальным резоиатор:ом, анабженаюе соленоидам , посто нное магнитное поле которого улуч шаегг термоизол цию плазмы; фиг. 5 - у1ст ройстио, аналопичное а-гзО;бр-ажеи,но)му на фиг. 3, с катушками дополиителыного нагрева плазмы; фиг. 6 - устройство, аиалопичное изобрал еиНОму на фиг. 4, с катушкааьи доиолиительиого нагрева .

В резонаторе 1 ци,л1и ндр1ическюй фармы возбуждают колабаии  типа EOI или более выс-оних мод, в тороидалын101М резонаторе - колебани  элбктричеокопо т|ипа. При в центральной части резонатора образуетс  свободно пар щий раз1р д 2. В цилиндрическом резонаторе разр д имеет праимущественио эл1ипсоидалынлю фор.Му, переход щую в щнурОВую с хорошо очерченными гра ницааМ, а в тороидальном он имеет вид залгкнутого кольцевого шиура, наход щегос  в центре резонатора, что устран ет торцовые потери энерп-ии. МОщность подюодитс  по высокочастотиолгу тра1кту 3, например по коаксиальной линии. Всплывание разр да, Обу1словленное действием архим едовых сил, прбдотв|р.аЩаетс  вращательной циркул цией газа, возв:И1кающей при подаче его по соплам 4 в резонатор. Вращение газа вокруг оси разр да обаспечиваетс  тангенциальной ориентацией сопел. газа выходит через отводы 5. Посто -нное магнитное поле внутр1и резонатора создаетс  соленоидами 6. Измен ющуюс  составл ющую пол  создает катушка 7.

В разр дах благодар  тому, что они совсем не касаютс  стенок резонатора, получаетс  полиостью ионизированна  плазма. Даже при 1малых размерах разр да температура достаточно высока, чтобы в смеои газа происходил синтез, например, в смеси кислорода и азота или водорода и азота получалась азота или аммиак. При увеличении размеров резонаToipa и шнурового разр да тематерат фа плазмы повышаетс  до величины, достаточной дл  того, чтобы в дейтер1ий или омеаи дейтери  с TpiHTiHeM ИЛ.И друпим1И газам1И про1изошла термо дерна  реакци  .п возшгкло нейтронное излучен .ие. При повышении темнер-атуры и даелел и  газа .И1нтвнс1икность те|рМ|О д1арной реаюци и возрастает, полученное иейт|ронное излучешие может быть использовано дл  генврирова111 .ПЯ полезной мощности.

Дальнейшее повышение твмиературы плазмы в разр де достигаетс  помещением его в п.осто нное -магнитное поле .соленоидов .6, так как это уменьшает тенлоироводщость плазмы и

увел1ичивает эффективность ее нагрева высокочастотным полем.

В случае, когда требуетс  дальнейшее повышение темнературы, донолнительеый на/лрев ила. может .быть создан либо магнитоакустическими колебани ми, периодичеСК1-ГМ адиабатическим сжатием. Это досиигаетс  тем, что на ПОсто нное мапнитное поле в том же нанравлании накладываетс  составл юща  пол , котора  периодичеоки нзмеи етс  по силе. Тоода на поверх1ност1и плазмы В:031Н1икают изменени  в да1влен1ии, пропорциональные вел1ичи1не посто нного пол  и величине его изменени . Если по катушке 7, создающей переменную соста1вл ю|щую пол , тенет

переменный ток соответствующей частоты, в разр де образуютс  м.агвитоакустичеакие вол1НЫ . Есл1и же в катушку 1пост)вдают аильные (импульсы, то происходит а.ди,абатичеакое сл атие Шнура.

При использовании описанного устройства в теримо дернОМ реакторе необход1имо Отвести (МОЩНОСТЬ, выдел емую при тер мо дерной реакции . Дл  этого давление газа повышают настолько , чтобы испускаемые плазмой нейтр оны

|Не покидала рабочего объема и отдавали знаЧ1ителыную ча.сть своей эиерпии молекулам газа , окружающего разр да. При этом резо1патор необход1И мо поместить контейнера из более прочного материала, например из аустеН1ИТНОЙ , а стройст1во дополнить внешним контуром, напри ар, соаержащи-м газовую турб;инл и компрессор. В турбине нагретый газ, выход щий из контейнера, адиабатически расшир етс , а в компрессоре изотермически

сжимаетс  до рабочего давлени  в конте 1не|ре, он снова поступает. МощиОСть турбины, за вычетом мощности, потребл емой компрессором , реализуетс  в генераторе и направл етс  в элактричеоку о цепь дл  исПОльзовани .

Повышение к. п. д. устройства можно достигнуть при.менением дл  созда1 и  посто нiHoro магнитного пол  вместо обычного солено1ИД (а оверхпровод и11ий.

Предмет IH з о б р е т е -к и  

Claims (6)

1. Устр|ОЙство дл  получени  высокотемпературной плазмы, предназначенное дл  изучени  и осуществлени  терМ о дарных реакций,

содержащее резонатор, заполненный рабочей средой, иапрммар сМесью дейтери  с тритием, и схему подвода к .резонатору высокочастотной элект1ромагн1итной энерпи1И, отличающеес  там, что, с пов з : ЦбН1и  устойчИвости плазмы

Ma подвода выполионы так, что возбуждаемое в резонаторе электромагнитное поле Ха рактаризуетс  Л 01кал1изацией в центральной части резоНатора обласпи маюоималыного э.:1ек-пр1Ичас1кого пол , п ричем резюшатар с одержчгг , асущеспБл. юЩие в(ращателыну1о ц|Ир:кул цию среды, иаход щейс  под давлением , достаточным дл  обеапечеии  ее в зкостного перемещени .

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью уотрощеви  изготовлени  и настроЙ1Ки ycTipoftcTiBa, резонатор п,меет круговое П01пбреч1ное сечеи ие.

,3. У|Отройство по п. 2, отличающеес  тем, что, с целью уиеиьшанн  торцовых потерь эшергигИ, резанат.0|р вьтол1нен в виде тороида.

4. Устройство по тт. 1-3, отличающеес  тем, что, с целью улучшеьж  термоизол ции

плазмы, осооенаю ее iraniHoii компонаиты, устройство содерж ит аредст.ва дл  создапи  в резонаторе посто иного магнитного пол  тшпа (Маппгтшой лаву| п«11 дл  плаз1мы.

5. Устройство по пи. 1-4, отличающеес  тем, что, с целью дополнштелыного папрев;. плазмы, особенно ее иоН|НОЙ к омионенты, оно содержит средства дл  создан и  внутри резоиатора нестациоварного мапнитного пол ,

о.беопечадаающего возбуждение в плазме . маги то акустич еоких кол еб а«и и.

6. Устройство по пп, 1 - 5, отличаюи(еес  тем, 1ЧТО, с целью у|Меныпени.  зце(р1гет1ичес 1Ии потерь , особенно ПРИ реализВЦИИ тер1мо де:р о1-о

оиштеза, устройство онабжепо средствами, обеопечивающим; в резонаторе давлеп|ие рабочей среды, достаточное дл  поглощеши  энергии, у|И01С1И(мой из нейтронам.н.

5 3 1 2

7 2 ,6

fuz.S