SU689500A1 - Способ импульсногоускорени плазмы - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО УСКОРЕНИЯ ПЛАЗМЫ

1

Предлагаемое изобретение -относитс  к плазменной, технике и может быть использовано в исследовани х по физике плазмы, и нейтронной физике , термо дерных исследовани х и в р де технологических процессов,-, св занных с легированием и обработкой материалов.

Известны способы электродинамического импульсного ускорени  плазмы заключающиес  в вводе рабочего вещества (обычно газа) в пространство между электродами специальной формы и включении импульсного сильноточного разр да между электродами через введенное рабочее вещество. При таком разр де вещество ионизируетс , превраица сь в плазму, а взаимодействие между ТОКОМ разр да через плазму и магнитным полем тока через электроды приводит к ускорению образовавшейс  плазмы i .

Однако образование плазмы посредством пробойного процесса в услови х контакта ускор емого плазменного сгустка с электродами, эрози  электродов , наличие большой доли нейтрашьного компонента при этих способах ускорени  привод т к возникновению сил сопротивлени  движению плазмы.

развитию в ней неустойчивостей и загр знению что не позвол ет эффективно и стабильно ускор ть плотные однородные плазменные сгустки с большим количеством ионов до высоких скоростей. -Максимальна  скорость, достигаема  при использовании этих способов, не превышает 10® см/с, при ЭТОМ лишь часть ионов летит с макси0 мальной скоростью, а весь диапазо н

скоростей ионов составл ет 10 т 1(гсм/с.

ближайшим по Технической сущнос-ти  вл етс  способ импульсного ускорени  плазмы, включакмций генерацию

5 плазменного сгустка и синхронную подачу импульса тока через одновитковую катушку возбуждени  магнитного пол , электрически изолированную .от сгустка 2.

0 По известдому способу плазменный сгусток генерируют в вакуумном объеме посредством индуцированного разр да по поверхности твердой пгайбы с рабочим веществом и проведени  импульсного разр да тока кольцевой конфигурации , который индуцирует разр д по поверхности и в ма-гнитном поле которого находитс  плазменный сгусток, электрически изолированный от кольцевого разр да тока. Такой- способ

позвол ет получить и ускорить достаточно однородные в поперечном сечении плазменные сгустки с концентрацией 10 т см и полным числом ионов до . Достигнута  максимальна  скорость плазмы не превышает 5-10 см/с , а средн   - 2 10 см/с Дальнешеее повышение скорости тре (бует существенного увеличени  параметров разр да, что снижает КПД процесса ускорени  из-за недостаточной эффективности .передачи знергии разр да плазме.

Целью изобретени  . вл етс  повышение скорости сгустка и КЦД ускоре ни .

Эта цель достигаетс  тем, что плазменный сгусток генерируют кольцевой формы взаимодействием лазерного импульсного излучени  с поверхностью мишени, причем параметры излучени  выбирают из услови : Ю с t 10-®с, 10 C{,2 1о1 где 4 длительность импульса,с; а - плотность мощности излучени  на поверхности мишени, -.длина волны лазерного излучени , м.

.Известно, что дл  эффективного ускорени  необходимо, чтобы врем  образовани  и ускорени  сгустка было меньше времени проникновени  магнитного пол  разр дного тока через вито в плазму (t) ).

При воздействии мощного лазер- . ного излучени  с упом нутыми параметрами реализуетс  наивысший среди известных способов удельный энерговклад в единицу времени в облучаемую область мишени. Это позвол ет получить высокоионизированный плотный плазменный сгусток с временем эмиссии плазмы с мишени -у с.

В предлагаемом способе синхронно с обра.зованием такого плазменного сгустка в форме кольца провод т сильноточный разр д также кольцевой конфигурации через-одновитковую катушку, установленную соосно образующемус  плазменному кольцу и электрически изолированную от него. Это приводит к импульсному ускорению кольцевого плазменного сгустка в сторону , противоположную от кольцевого разр дного контура, на длине пор дка диаметра кольца.

возможность реализации короткого времени эмиссии пЛазмы при высоких значени х плотности плазмы ( см ) и ее электронной температуры 7- 100 эВ) при указанных параметрах излучени  позвол ет уско рить сгусток за врем , не превышающее РМ .

Образование плазменного сгустка в виде кольца с высоким значением Tg и высокой направленностью разлет лазерной плазмы дает возможность более эффективно и однородно ускорить плазму индукционным способом, т.е.

получить более моноэнергетичный сгусток . Путем изменени  условий фокусировки можно измен ть размеры плазменного кольца и варьировать параметры ускорени .. Мала  длительность процесса уркорени  при высоких значени х hg и TPft свод т к минимуму тепловые потери индуцируемого в плазменном кольце тока. Кроме того, в этом случае не успевают развитьс  мешающие процессу плазменные неустойчивости различных типов, например бунемановска ,.

Характерна  особенность лазерного образовани  и нагрева плазменного

сгустка - высока  эффективность поглощени  излучени  плазмы. Така  экра нировка от излучени  поверхности мишени и быстрый начальный разлет плазмы в предлагаемом способе

уменьшают потери энергии на тепловой . разогрев всей мишени. Этот факт в сочетании с использованием сплс иной толстой мишени из рабочего вещества позвол ет более чем на два пор дка

У. ресурс плазменного инжектора .

Описанные преимущества предлагаемого способа- позвол ют ускор ть плазменные сгустки, содержащие jy 10

ионов рабочего вещества до скорости

If 10®см/с, при высокой степени моноэнергетичности . При этом размер зоны ускорени , определ емый размером разр дного витка катушки, может не превышать 10 см, а длительность

плазменного сгустка - i 10 с, что дает возможность реализовать эффективный малогабаритный плазменный инжектор с высокой плотностью потока плазмы.

Claims (1)

1. Колесников Н.М. Электродинами-Журнал технической физики, т. 41,

ческое ускорение плазмы, М., Атомиэ-вып. 12, 1971, с. 2631-2633 (протодвт , 1971, с. 198. тип).