Устройство для диагностики плазмы в магнитных ловушках с пространственной осью

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОааЛИСТИЧЕОИХРЕСПУБЛИН 1)5 С 2" В 1/О РИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(21) 48 (22) 21 (46) 2 (71) М уг9092. Бюл, М инжене дыпучтноситсят к физикей плазмы и можетпроектировании дств.ностические средсс исследовательсктаких средств явленгмюровский зо. в коаксиальныйм производилось вы". ыть а яет тся о торо к ОСУДАРСТВЕННЦЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬ 3.06. 23осковский рно-Физическийинститут(5 Ь) Перелыгин С,Ф. и др, Ускорениеионов в скрещенных электрическом имагнитном полях с вь 1 несенным источни"ком ионов в условиях диэлектрическогопокрытия ускорительного промежутка.Физика плазмц. Сб. трудов МИФИ,вып.2. " М,: Атомиздат, 1969,с. 3-8Завьялов М.А, и др. Диагностикамощных электронных пучков при разра"ботке пушек для технологии. " Метадиагностики и рекуперации энергииков заряженных частиц Сб, трудовМИФИ.-.М Знергоатомиздат, 1987,43-47. Изобретение сокотемператур использовано и ностических срИзвестны ди вводимые в плаз целями. Одним ся электрическ который внедря межуток, в ко рение плазмы. ЯО 17428 1 2(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИДГНОСТИКИ ПЛАЗМЫ В МАГНИТНЫХ ЛОВУШКАХ С ПРОСТРАНСТ" ВЕННОЙ ОСЫ 0(57) Использование: в диагностике высокотемпературной плазмы.в.магнитных ловушках. Сущность изобретения: в вакуумной камере магнитной ловушки раз-. мещают каретку, на которой закреплен диагностический датчик и которая перемещается вдоль оси ловушки с помощью тяг, выполненных в виде струны. Каретка содержит кольцо с пазом, внутри которого расположен ползун с датчиком. Ползун соединен с тягами азимутально" го перемещения датчика, выведенными а через отверстие в основании каретки. Каретка прижимается основанием к поверхности. камеры с помощью упругой направляющей струны, закрепленной на опорах, расположенных на линии пере" сечения радиуса кривизны оси ловушки и выпуклой внутренней поверхностью камеры. 3 ил. Недостатком такого диагностического инструмента является то, что. он опре" деляет параметры плазмы в окрестности зонда, так как перемещаться в каком- либо направлении он не может, посколь" ку смонтирован на корпусе вакуумного объема.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, обеспечивающее возможность поступательного перемещения диагностического средства вдоль3 17 й 286 оси или вращения вокруг нее, или то и другое одновременно. Главными узлами такого устройства являются стержень с измерительными датчиками и вакуумное уплотнение, в котором сколь зит стержень. Эта конструкция болеемобильна по сравнению с аналогом, так 1ка к создает усло вия для исследо ва ния . плазмы в болМ широкой области.4 ОЗондирующие устройства (датчики) используются в плазменных ловушках с прямой магнитной осью типа пробкотрона. В установках же не с прямой, а с круговой магнитной осью, как в тока" маке, такой ввод диагностических средств позволяет исследовать лишь ограниченный объем плазмы, а не все . плазменное образование. Таким образом, ввод диагностических устройств в термоядерную установку с непрямой осью не обеспечивает необходимую пол" ноту исследования плазменного обра" зования.Целью. изобретения является расшире.ние функциональных возможностей путем25 обеспечения перемещения датчика в осевом и азимутальном направлениях в :установках с пространственной осью.Устройство для диагностики плазмы в магнитных ловушках с пространствен- ЗО ной осью, содержащее зондирующие сред" ства, выполнено в виде каретки и расположено внутри вакуумной камеры с ;возможностью перемещения вдоль камеры по направляющей, находящейся на геодезической линии внутренней поверхнос" ти камеры, причем начальная и конечная точки этой геодезической линии лежат на радиус-векторах кривизны пространственной геометрической оси камеры. 4 О Кроме того, каретка для диагностики выполнена в виде кольца с пазом по всему его периметру, в котором посред"ством гибких тяг перемещаются зондирующие.средства. Кольцо располагается в плоскости поперечного сечения камерына скользящей опоре-основании.Постоянство ориентации зондов относительно нормали оси камеры при перемещении каретки вдоль этой оси обес" 5 Опецивается благодаря использованиюнаправляющей, роль которой может выполнять, в частности, упругая. нить.При этом используется свойство натянутой нити, лежащей на выпуклой поверхности, располагаться вдаль геодезической линии, т.е, линии наименьшейдлины между заданными точками, Свойством. геодезической линии является сов 14падение вектора ее нормали с векторомнормали поверхности, на которой линиярасположена, поэтому натяжение нитиобеспечивает плотное ее прилеганиек поверхности камеры, а также устой-.чивость положения на ней.В общем случае прилегание плотноелишь при отсутствии у геодезицескойлинии точек перегиба, т,е. точек.смейызнака кривизны. Такие точки на геодезической линии внутренней поверхностивакуумной камерь 1 могут иметь местовблизи скачка нормали геометрическойоси камеры. Поэтому использовать"устройство можно в ловушках или на техучастках ловушек, где скачки нормалиоси отсутствует. Роль направляющейможет выполнять также соединение типа ласточкин хвост в виде выступа восновании каретки и паза в стенке.камеры.На фиг. 1 представлено устройство,расположенное в вакуумной камере ловушки, общий вид; на фиг. 2 " то же,вид вдоль оси ловушки; на фиг. 3сечение А-А на фиг. 2,В вакуумной камере 1 (фиг. 1) спространственной осью 2 перемещаетсякаретка 3, выполненная в виде кольца 1,.опирающегося на камеру основанием 5,имеющим две пары буртиков 6. Постоян-.ная ориентация каретки в камере приее перемещении вдоль оси 2 обеспецива-.ется направляющей струной 7, натянутоймежду опорами 8. Направляющая струна7 проходит через направляющее отверс"тие 9 в кольце каретки 3. Натяжениеструны 7, создаваемое упругим элементом 10, .обеспецивает постоянное дав"ление 11, которое прижимает каретку ккамере 1.Механизм перемещения каретки состо"ит из тяг 12 осевого перемещения, при"соединенных к каретке и выведенных напротивоположные стороны ловушки к ме;ханизмам 13 (через вакуумные уплотнения в камере); производящим перемещение каретки по камере открытой илизамкнутой.термоядерной установки. Кольцокаретки 3 имеет кольцевой паз1 ч, по которому осуществляется перемещение зондирующего узла по азимуту.Тяги азимутальиого перемещения зондовлежат в пазе 1 ч кольца 4 и на поверхности камеры вдоль направляющей стру"ны 7 так же, как и тяги 12 осевого перемещения, причем тяги азимутальногоперемещения зонда выводятся из кареткицерез отверстие 9. В кольцевом пазе5 "1 742861 6 14 (фиг. 2) расположен ползун 15, на этой поверхности достаточно мала и ей котором закреплен диагностический дат- можно пренебречь при расчетах. чик 16. В пазе 14 размещаются. тяги 17Контакт плазмы с любой поверхностью азимутального перемещения полэуна,приводит,:к поступлению примесей в соединенные с ним, причем из кареткй 5 плазму В.устройстве ряд конструктив-.3 они выходят через отверстия 18 или ных элементов не является дополнитель-. через направляющее .отверстие 9; Паз 14 ным источником примесей. Тяги и другие закрыт частично кольцами 19 и 20направляющие (ласточкин хвост) и тяну(фиг. 2 и 3) для того, чтобы ползун щие детали по условиям своего функцио" 15 не выпадал из него. нирования плотно, прилагают к поверхСборка устройства для диагностики ности вакуумной камеры. Их возвышение плазмы в термоядерной установке про" над этой поверхностью явно меньше выиэводится в следующей последователь- , соты диафрагм или лимитеров огоаничи" ности. Она должна начинаться после 15 вающих размеры плазменного образования. сборки самой установки. Предваритель.- Наиболее .крупный элемент устройст" но собирается каретка 3 с диагности- ва - кольцо должно иметь такую ком" ческим датчиком и устройствами их аэи- , пактную конструкцию, цтобы при переме" мутального перемещения. В вакуумной щении вдоль оси камеры не ограничивать камере 1 (фиг. 1) к опоре 8 присое- рр размеры плазменного образования, т,е, диняется конец направляющей струны 7, кольцо должно быть достаточно тонким, другой .конец направляющей заводится Зазор между кольцом и стенкой камеры в отверстие 9 каретки 3 и через упру- должен быть минимален для гарантирогий элемент 10 соединяется с:другой ванного отсутствия заклинивания каопорой 8. Одновременно с направляющей. у 5 ретки при перемещении. Для уменьшения струной прокладываются тяги 12 и 17, . поступления примесей в плазму необхокоторые выводятся к механизмам 13 че- дим правильный выбор материалов для рез вакуумные уплотнения, если меха- изготовления каретки и зондирующих низмы находятся вне камеры. устройств.Устройство работает следующим об- Ограничения в применении предлага-, разом.30емого устройства связаны с геометриПерад началом эксперимента в соот" ей ловушки, так как геодезическая ливетствии с его целями диагностический ния, вдоль которой расположена направдатчик 16 располагается в необходи- ляющая струна и тяги, не должна иметь мой точке объема устайовки, Для этого точек смены знака кривизны, то исклюкаретка 3 перемещается с помощью тяг Зз чается использование устройства на12 в нужное сечение ловушки, затем тех участках ловушек, где геометричесдатчик устанавливается на заданный . кая ось имеет скачки нормали. азимут относительно вектора нормали к Преимущество изобретения заключаетоси ловушки в этом сечении с помощьюся в обеспечении возможности пространтяг 17. Натяжение струны таково, что 1 ственной диагностики плазмы, удержи" обеспечивает прилегание каретки к , ваемой в магнитной ловушке с пространвнутренней поверхности камеры. Эта по-, ственной осью с помощью пространственверхность не имеет никаких неровностей ного перемещения датчика. Устройство типа заусенцев, капелек металла, обра- позволяет с хорошей точностью фиксизовавшихся при сварке, и т.д. Тяги 17 4% ровать местоположение диагностическо- . перемещающие каретку пб азимуту могут го датчика по оси и азимуту ловушки. быть выполнены из немагнитных струнили в виде проводов, обеспечивающих ф о р м у л а и э о б р е т е н и я электрическую коммуникацию датчика, иприжимаются к поверхности камеры при 30 устройство для диагностики плазмы их натяжении. Таким образом, система . в магнитных ловушках с пространственперемещения не создает помех экспери" ной осью, содержащее диагностический ментальной работе, датчик, расположенный на узле переме"Определение местоположения зонда в щения датчика внутри вакуумной камеры, полости камеры осуществляется с помощьвя о т л,и ч а ю щ е е с я тем, что, с измерения длины тяг, перемещающих ка- целью расширения функциональных воз" ретку с зондами. Разница длин геодези" можностей путем обеспечения перемеще" ческой линии . внутренней поверхности ния датчика в осевом и азимутальном камеры и следа вектора нормали оси на . направлениях, узел перемещения датчика17 Й 2861 8 выполнен в виде каретки, состоящей . равляющая струна, натянутая .между опона кольца с Т-образным кольцевым,па- рами,. причем каретка в области соедизом и по крайней мере одним налравля"нения кольца .с основанием с двух стоющим отверстием, расположенным над рон соединена с тягами осевого переме 5скоЛьзящим по поверхности, вакуумнойщения каретки, выведенными, как и тяги камеры основанием, с. которым соедине- азимутального перемещения датчика, из .но кольцо, при этом в Т-образном пазу камеры через выходные отверстия с размещен ползун с закрепленным на:нем . вакуумными. уплотнениями, а опоры и датчиком; ползун с. двух сторон соеди выходные отверстия для тяг в стенке ,нен с тягами азимутального перемеще камеры расположены на геодезической ния датчика, выведенными из кареткилинии камйры в точках пересечения ра" через паз и направляющее отверстие в диуса кривизны оси установки и внут" кольце, через направляющее отверстие ренней поверхности вакуумной камеры. в кольце проведена подпружиненная напи оставитель Г. Шергинехред Л. Олийнык Корректор дактор И. Шул А. ОбручарПодписи роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, ГЭгарин Заказ 2288ВНИИПИ Госу Тираж рственного комитета по изобрет 113035, Москва,Ж"35, Рауша