Пеннинговский источник ионов в системах инерциального электростатического удержания плазмы

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Изучены характеристики пеннинговских источников ионов (ПИИ) применительно к их использованию в системе инерциального электростатического удержания плазмы (ИЭУП) на базе двухэлектродной сферической камеры. В камере ИЭУП при ее заполнении дейтерием за счет многократных осцилляций ионных пучков через газоплазменную мишень внутри центрального электрода реализуется пучково-мишенный механизм генерации нейтронного излучения. В данной статье на основе метода расчета выхода нейтронов систем ИЭУП сформулированы требования к ПИИ для обеспечения выхода нейтронов с энергией 2.5 МэВ в диапазоне 106–107 нейтр./с. Проведено расчетно-экспериментальное изучение режимов горения разряда в ПИИ в зависимости от конфигурации внешнего магнитного поля, а также сравнение токов в ПИИ и вытягиваемых токов на центральный электрод камеры ИЭУП в диапазоне давлений от 0.1 до 10 мТорр. Обосновано оптимальное количество ПИИ в рассматриваемой сферической камере ИЭУП.

全文:

受限制的访问

作者简介

И. Прокуратов

Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова

编辑信件的主要联系方式.
Email: akdulatov@vniia.ru
俄罗斯联邦, 127030, Москва, ул. Сущевская, 22

Ю. Михайлов

Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова

Email: akdulatov@vniia.ru
俄罗斯联邦, 127030, Москва, ул. Сущевская, 22

Б. Лемешко

Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова

Email: akdulatov@vniia.ru
俄罗斯联邦, 127030, Москва, ул. Сущевская, 22

И. Ильичев

Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова

Email: akdulatov@vniia.ru
俄罗斯联邦, 127030, Москва, ул. Сущевская, 22

Т. Григорьев

Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова

Email: akdulatov@vniia.ru
俄罗斯联邦, 127030, Москва, ул. Сущевская, 22

A. Дулатов

Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова

Email: akdulatov@vniia.ru
俄罗斯联邦, 127030, Москва, ул. Сущевская, 22

Д. Юрков

Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова

Email: akdulatov@vniia.ru
俄罗斯联邦, 127030, Москва, ул. Сущевская, 22

参考

  1. Rasmussen J., Jensen T., Korsholm S.B., Kihm N.E., Ohms F.K., Gockenbach M., Schmidt B.S., Goss E. // Phys. Plasmas. 2020. V. 27. P. 083515. https://doi.org/10.1063/5.0013013
  2. Kumar Sharma S., Vinayak Tewari S., Waghmare N., Jagannadha Raju S.D.V.S., Divakar Rao K., Sharma A. // Ann. Nuclear Energy. 2021. V. 159. P. 108358. https://doi.org/10.1016/j.anucene.2021.108358
  3. Tomiyasu K., Yokoyama K., Yamauchi K., Watanabe M., Okino A., Hotta E. // Fusion Science and Technology. 2017. V. 56. P. 967. https://doi.org/10.13182/FST09-A9035
  4. Sved J. // AIP Conference Proceedings. 1999. V. 475. P. 704. https://doi.org/10.1063/1.59215
  5. Miley G.H., Wu L., Kim H.J. // J. Radioanalyt. Nuclear Chemistry. 2005. V. 263. № 1. P. 159. https://doi.org/10.1007/s10967-005-0031-3
  6. Takakura K., Sako T., Miyadera H., Yoshioka K., Karino Y., Nakayama K., Sugita T., Uematsu D., Okutomo K., Hasegawa J., Kohno T., Hotta E. // Plasm. Fusin Research. 2018. V. 13. P. 2406075. https://doi.org/10.1585/pfr.13.2406075
  7. Lang R.F., Pienaar J., Hogenbirk E., Masson D., Nolte R., Zimbal A., Röttger S., Benabderrahmane M.L., Bruno G. // Nuclear Instrum. Methods Phys. Resear. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detect. Associated Equipment. 2018. V. 879. P. 31. https://doi.org/10.1016/j.nima.2017.10.001
  8. Miley G.H., Murali S.K. Inertial Electrostatic Confinement (IEC) Fusion Fundamentals and Applications. New York, Heidelberg, Dordrecht, London: Springer, 2014. P. 261. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-9338-9
  9. Прокуратов И.А., Лемешко Б.Д., Михайлов Ю.В., Дулатов А.К. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2022. Т. 45. Вып. 1. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2022-45-1-108-118
  10. Сагдеева Ю.А., Копысов С.П., Новиков А.К. Введение в метод конечных элементов: метод. пособие. Ижевск: Изд-во “Удмуртский университет”, 2011.
  11. Рейхрудель Э.М., Смирницкая Г.В., Мавлянов А.Н. // Вестник Московского Университета. 1969. № 6. С. 46.
  12. Hirsch R.L. // Journal of Applied Physics. 1967. V. 38. P. 4522. https://doi.org/10.1063/1.1709162
  13. Michalak M.K., Eagle B.J., Kulcinski G.L., Santarius J.F. Six Ion Gun Fusion Experiment (SIGFE) Findings and Future Work. // 13th US-Japan IEC Workshop. Sydney: NSW, 2011.
  14. Мамедов Н.В., Прохорович Д,Е., Юрков Д.И., Каньшин И.А., Солодовников А.А., Колодко Д.В., Сорокин И.А. // ПТЭ. 2018. № 4. С. 62. https://doi.org/10.1134/S0032816218030242

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. a) Design and structure of the vacuum pumping station: 1 – pumping pipe (sealed), 2 – cathode, 3 – body, 4 – magnets, 5 – anode, 6 – anticathode. b) Schematic diagram of the stand with the vacuum pumping station chamber: I – pressure gauge, II – vacuum pipe, III – anode (chamber body), IV – cathode (central electrode), V – viewing window, VI – leak valve (gas supply), VII – vacuum slide valve, VIII – vacuum pumping post, IX – vacuum pumping station, X – ballast resistance, XI – accelerating voltage source (up to –25 kV), XII – vacuum pumping station power source (up to 3 kV).

下载 (129KB)
索引源数据
3. Fig. 2. a) Construction of the IEUP chamber: 1 – anode (IEUP chamber body), 2 – mesh cathode, 3, 4 – viewing windows, 5 – high-voltage input of the IEUP chamber, 6 – PII, 7 – magnets. b) Construction of the mesh cathode.

下载 (160KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Parameters of the IEUP chamber: a – dependences of the normalized average number of ions on the number of their flights through the mesh cathode for the used cathode design and cathodes with known transparencies η, b – potential distribution in the IEUP chamber.

下载 (207KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Dependence of the current extracted from the PII on the deuterium pressure in the IEUP chamber.

下载 (81KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Distribution of magnetic field induction of a system of three magnetic rings: a – measured using a teslameter, b – calculation without taking into account the structural elements of the PII, c – calculation taking into account the structural elements of the PII.

下载 (517KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Calculation of the magnetic field configuration in the PII for a different number of external magnets.

下载 (217KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Dependence of the current IPII on the supply voltage UPII for different deuterium pressures in the IEUP chamber.

下载 (288KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Dependences of currents in the PII on the pressure in the IEUP chamber with different numbers of magnets on the PII (UPII = 1.7 kV).

下载 (233KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Characteristic appearance of the discharge glow in deuterium in the IEUP chamber during operation of the PII: 1 – PII, 2 – mesh cathode, 3 – viewing window.

下载 (414KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Dependences of the current extracted from the PII on the gas pressure in the IEUP chamber with a different number of magnets on the PII (UPII = 1.7 kV).

下载 (226KB)
索引源数据
12. Fig. 11. Calculated dependences of discharge currents on deuterium pressure I(p) for different numbers of PIS (from one to eight from bottom to top; dashed lines – configuration of three magnets on PIS, solid lines – of four) and for different values ​​of neutron yield (double lines).

下载 (299KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024