Импульсный термоядерный реактор

СООЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК зщ С 21 В.1 00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ еай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) (57) ИМПУЛЬСНЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙРЕАКТОР с инерционным удержаниемплазмы, содержащий взрывную камеру,мишень с горючим, накопители электрической энергии, устройства транспортировки энергии и импульсные генераторы излучения, встроенные во взрывной камере, о т л и ч а ю щ и й с,ятем, что, с целью повышения экономичности путем уменьшения числа стадийтрансформации мощности, улучшения КПД,транспортировки энергии и лучшегосогласования характеристик излученияс параметрами плазмы, в качестве импульсных генераторов излучения вовзрывную камеру встроены коаксиальные Ясистемы нецилиндрических зет-пинчей,оси которых ориентированы на мишени,а внешние торцы соединены с полюсами (юенакопителей электрической энергии.1028Изобретение относится к областифизики плазмы и термоядерного синтезаи может быть использовано в экспериментах по инициированию термоядерныхмикровэрывов.Известны импульсные термоядерныереакторы с инерционным удержанием плаз-,мы,в которых инициатором термоядерного микровзрыва являются либо лазерное излучение, либо сильноточцые пучки заряженных частиц высоких энерГий .1,В лазерном термоядерном синтезетрансформация мощности осуществляется в три стадии, при этом плотностьэнергии, запасаемой во вторичныхнакопителях, относительно низка и составляет 0,1 Дж/см . Эффективностьпередачи энергии от электрическойсети до мишени тоже низка, что и опре деляет высокую стоимость и низкуюэффективность подобных устройств,Наиболее близким техническим решением является импульсный термоядерный реактор с инерционным удержаниемплазмы, содержащий взрывную камеру,мишень с горючим, накопители электрической энергии, устройства транспортировки энергии и импульсные генераторы излучения, встроенные во взрыв 30ной камере. Это устройство состоитиэ 48 идентичных модулей, в каждомиз которых электрическая энергия сца.чала запасается в генераторе импульс.цых напряжений (ГИНе), собранном посхеме Аркадьева-Маркса, затем переда. З 5ется по двойной формирующей линии кдиодам, где генерируются сильцоточцые электронные пучки, которые черезсистему транспортирования подводятсяк термоядерной мишени во взрывнуюкамеру 23.Недостатком данного устройстваявляется его громоздкость, сложность,высокая стоимость, высокая энергияэлектронов (2 МэВ), определяемаятребованиями создания сильноточногопучка и не удобная для передачи энергии малой термоядерцой мишени. Низкая плотность энергии, запасаемойв двойной формирующей линии, приводит к большим размерам оконечныхкаскадов и затрудняет согласованиеисточника с нагрузкой.Цель предлагаемого изобретенияповышение экономичности реактора 55путем уменьшения числа стадий трансформации мощности, улучшения КПД,транспортировки энергии и лучшего 180 2согласования характеристик излученияс параметрами плазмы.Указанная цель достигается тем,что в импульсном термоядерном реакторе с инерционным удержанием плазмы,содержащем взрывную камеру, мишеньс горючим, накопители электрическойэнергии, устройства транспортировкиэнергии и импульсные генераторы излучения, инициирующего термоядерныйсинтез в мишени, во взрывную камерувстроены коаксиальные системы нецилицдрических зет-пинчей, оси которыхориентированы на мишень, а внешниеторцы соединены с полюсами накопителей электрической энергии.На чертеже изображен импульсныйтермоядерный реактор.Оц содержит накопители 1 электрической энергии, коаксиальные системы цецилицдрических зет-пинчей 2,внутренние торцы 3 нецилиндрическихзет-пицчей, мишень 4 с термоядернымгорючим, оси 5 остальных генераторовизлучения, це показанных на чертеже,взрывную камеру 6.Устройство работает следующимобразом.При подаче напряжения от накопите.лей энергии на коаксиальные плазменные инжекторы на их внешних торцахпроисходит пробой и в межэлектродныхпромежутках формируются плазменныеоболочки, ускоряемые электродинамическими силами к внутренним торцаминжекторов. На торцах 3 нецилиндрический зет-пинч стягивается к оси.При этом плотность запасенной вплазме магнитной энергии может превышать 10 Дж/см . В результате цеустойчивостей эта накопленная энергия переключается на нагрузку, в роли которой выступает плазменный промежутокс аномально большим электрическимсопротивлением,и энергия, запасеннаяв магнитном поле, передается потокубыстрых частиц. КПД перехода энергии,запасенной в источнике, в пучокэлектронов может достигать 20, вионный пучок - 107,Энергия ускоренных частиц во много раз превышает напряжение, приложенное к коаксиальным электродам, транспортировка квазинейтрального плазменного сгустка позволяет уменьшить труд ности, связанные с дефокусировкой пучка под действием его объемного заряда.СоставительТехред Т.фанта Корректор В.Гирняк Редактор П.Горькова Заказ 6982/1 Тираж 414 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ЛПП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 з 028180 411 о оценкам, модуль с запасенной меньше, а занимаемая площадь в 1 О раз энергией 3 МДж позволяет получить меньше, чем у прототипа. Более низ- РЭП с энергией электронов до 500 кэВ, кая энергия частиц позволяет более энергией и пуке до б 00 кДж при токе эффективно использовать их для нагрепучка 15 ИА и длительности 100 нс.ва мишени. Простые изменения конструкУскорительный комплекс из 8-10 таких ции электродной системы позволяет модулей эквивалентен по своим пара- получать ионные пучки с энергией окометрам Г 2 3, стоимость его на ЭОЖ ло 1,5 МэВ.