Эффективность транспортировки и концентрации энергии на излучающую имплодирующую нагрузку на мегаамперной установке «С-300»
Диссертация
В 1979 г. С. Г. Алиханов, Л. И. Рудаков, И. Р. Ямпольский и В. П. Смирнов предложили для концентрации энергии на конечном этапе транспортировки энергии к мишени использовать лайнер, ускоренный давлением магнитного поля. Кинетическая энергия лайнера, разогнанного до скоростей выше 10 см/с, может быть непосредственно использована для сжатия и нагрева плазмы или Д-Т смеси. Использование техники… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Транспортировка и концентрация энергии в мощных импульсных ускорителях
- 1. 1. Обзор работ по исследованию Z-пинчей и сжатию многопроволочных лайнеров
- 1. 2. Вакуумные передающие линии с магнитной самоизоляцией
- 1. 3. Вакуумный трехмерный концентратор энергии на основе магнитной самоизоляции
- Глава 2. Экспериментальная установка и средства диагностики
- 2. 1. Установка С
- 2. 2. Мишенный узел
- 2. 3. Лайнерные нагрузки
- 2. 4. Средства диагностики на установке С
- Глава 3. Динамика энергетического спектра мягкого рентгеновского излучения плазмы при имплозии многопроволочных лайнеров
- 3. 1. Динамика спектра мягкого рентгеновского излучения одиночных многопроволочных лайнеров
- 3. 2. Динамика спектра мягкого рентгеновского излучения двойных многопроволочных лайнеров
- Глава 4. Исследование потерь энергии в вакуумном концентраторе энергии
- 4. 1. Потери энергии за счет утечки электронов в линиях с магнитной самоизоляцией вакуумного концентратора энергии
- 4. 2. Исследование утечки тока в вакуумном концентраторе энергии по выходу тормозного излучения
- 4. 2. 1. Методика измерения электронных токов утечки в концентраторе энергии
- 4. 2. 2. Экспериментальные результаты по исследованию утечки тока в вакуумном концентраторе энергии при различных нагрузок
- 4. 2. 3. Обсуждение экспериментальных результатов
- 4. 3. Измерение утечки тока в мишенном узле
- 4. 4. Выводы
Список литературы
- «Физика Плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций», подредакцией академика М. А. Леонтовича, Издательство Академии наук СССР, 1958
- Басов Н. Г., Крохин О. Н. // ЖЭТФ,—1964. -Т.4Ь, вып. 1—С. 171−175
- Смирнов В.П., «Получение сильноточных пучков электронов (обзор)», ПТЭ, 1977, № 2, С.7−14.
- Babirln M.V., Zavoickii Е.К., Ivanov А.А., Rudakov L.I., «plasma physics and controlled Nuclear Fusion Research», IAEA, Vienna, 1971, V.l, P. 635−643
- Winterbrd F., Physical Review, 1968, V 174, P212−218
- С.Г. Алиханов, Л. И. Рудаков, И. Р. Ямпольский, В. П. Смирнов. «Применение техники генераторов РЭП для разгона цилиндрических лайнеров давлением магнитного поля». Письма в ЖТФ, 1979, т.5, вьтп.22, с. 1395−1397.
- С.Л. Боголюбский, Б. П. Герасимов, В. И. Ликсонов, Ю. П. Попов, А. П. Михайлов, Л. И. Рудаков, А. А. Самарский, В. П. Смирнов, Л. И. Уруцкоев. «Выход термоядерных нейтронов из плазмы, сжимаемой оболочки». Письма в ЖЭТФ, 1976, т.24, с.206−209.
- Р.С. Конкашбаева, В. В. Макаров, Л. Б. Никапдров, В. П. Смирнов. В кн. Тез. всесоюз. семинара «Физика быстропротекающих процессов». 1986, Гродно, с. 5.
- Александров В. В., Браницкий А. В., Волков Г. С. и др. «Динамика гетерогенного лайнера с затянутым плазмообразованием» // Физика плазмы. 2001, Т. 27, № 2, С.99−120.
- Александров В. В., Грабовский Е. В., Зукакишвили Г. Г. и др., «Токовое самосжатие многопроволочной сборки как радиальный плазменный ливень», ЖЭТФ. 2003. Т. 124. Вып. 10 С. 26.
- Грабовский Е. В., Зукакишвили Г. Г. Недосеев С. Л. и др. «Рентгенографическое исследование динамики и пространственной структуры Z-пинчей многопроволочных сборок», Физика плазмы. 2004. Т. 30. № 1, С.33−40.
- Александров В. В., Алексеев А. Г., Амосов В. Н., и др.
- Экспериментальное исследование и численное моделирование процесса образования плазмы на начальной фазе токовой имплозии цилиндрической проволочной сборки", Физика плазмы. 2003. Т. 29. № 12, С.1114−1121.
- M.G. Haines, IEEE Trans. Plasma Sci. 30, 588 (2002).
- J. P. Chittenden, S. V. Lebedev, A.R. Bell et al., Phys. Rev. Lett. 83,100 (1999)
- M. H. Frese, S. D. Frese, S. E. Rosental, et al., IEEE Trans. Plasma Sci. 30,593 (2002).
- R. H. Lovberg, R. A. Raily, and J. S. Shlachter, AIP Conf. Proc.299, Dense Z-pinches, 3rd Int. Conf., London (1993), p.59.
- L. I. Rudakov, A. L. Velikovich, J. Davis, et al., Phys. Rev. Lett. 84, 33 262 000).
- Don Cook, «New Developments and Applications of Intense Pulsed Radiation Sources at Sandia National Laboratories», Proc. of the Eleventh IEEE Pulsed Power Conference, Baltimore, MD (IEEE New York), 1997, P.25−36
- Dillon H. McDaniel, Michael G, Mazarakis, David E. Bliss, et al., «The ZR
- Refurbishment Project», 5th International Conference on Dense Z-Pinches Albuquerque, New Mexico, June, 2002, P.23−28
- E.A. Weinbrecht, D.H. McDaniel, D.D. Bloomquist, «The Z Refurbishment
- Project (Zr) at Sandia National Laboratories», Proc. 14-th IEEE Intern. Pulsed Power Conf., Dallas, Texas, USA June 15−18, 2003 P.157−162.
- Alexander Kingsep, Yuri Bakshaev, Alexander Bartov, et al., «Experiments
- Aimed at the „Baikal“ Program», 5th International Conference on Dense Z-Pinches Albuquerque, New Mexico, June, 2002, P.33−36
- E.V. Grabovsky, E.A. Azizov, S.G. Alikhanov, et al., «The Improvement of
- Pulse Power Scheme for „Baikal“ Project», Proc. 14-th IEEE Intern. Pulsed Power Conf., Dallas, Texas, USA June 15−18,2003 P.921−924.
- J.M. Creedon, «magnetic cutoff in high-current diods», J.Appl.Phys., Vol.48,no3, pl070−1077, 1977.
- Е.И. Баранчиков, A.B. Гордеев, В. Д. Королёв, В. П. Смирнов, «магнитная самоизоляция электронных пучков в вакуумных линиях», ЖЭТФ, Т.75,Вып.6(12), С. 2102−2121,1978
- Алиханов С.Г., Рудаков Л. И., Смирнов В. П., Ямполъский И. Р., Письмав ЖТФ. 1979. Т. 5. С. 1395.
- Цай Хунчунь. «Измерение динамики рентгеновского спектра при сжатии многопроволочных лайнеров на установке „С-300“, Материалы
- Российского семинара „Современные средства диагностики плазмы и их применение для контроля веществ и окружающей среды“. Москва: МИФИ, 2003 г. С. 162−164.
- Филиппов Н.В., Физика Плазмы. 1983. Т. 9. Вып. 1. С. 25
- A.V. Branitsky, E.V. Grabovsky, S.V. Zakharov, et al., „Investigation of
- Energy and Current concentration In Composite Z-Pinch through It’s Soft X-Ray Emission on ANGARA-5−1“, Presented at 11-th Int. Conf. on High Power Particle Beams, Prague, Crech Republic, 1996, p.526−529.
- Черненко A.C., Бакшаев Ю. Л., Блинов П. И., Данько С. А., Дубае Л.Г.,
- Dillon Н. McDaniel, Michael G, Mazarakis, David E. Bliss, et al., „The ZR
- Refurbishment Project“, 5th International Conference on Dense Z-Pinches Albuquerque, New Mexico, June, 2002, P.23−28
- Rosenbluth M.N., Los Alamos Scientific Laboratory Report LA-2030,April1956.
- Tuck J. L, Proc. of the Second United National Conference on Peaceful
- Uses of Atomic Energy (United Nations, Geneva), Vol.32, p.3, 1958
- Butt E.D., Carruthers R., Mitchell J.J.D., Pease R.S., Thonemann P.C., Bird
- M.A., Blears J., Htrtill E.R., Proc. of the Second United National Conference on Peaceful Uses of Atomic Energy (United Nations, Geneva), Vol. 32, P.42. 1958
- Martin Т.Н., Van Devender J.P., Johnson D.L., McDaniel D.H. and Aker M.
- Proc. of the International Conference on Electron Beam Research and Technology, Albuquerque, NM, Vol. 1, P. 450, 1975
- Turman B.N., Martin Т.Н., Neau E.L., Humphreys D.R., Bloomquist D.D.,
- Cook D.L., Goldstein S.A., Schneider L.X., McDaniel D.H., Wilson J.M., Hamil R.A., Barr G.W., and VanDevender J.P., Proc. of the Fifth IEEE Pulsed Power Conference, Arlington, VA, ed. by P.J. Turchi And M.F. Rose (IEEE, New York,) p. 155 1985
- Spielman R.B., Stygar W.A., Seamen J.F., Long F, Ives H., Garcia R.,
- Wagoner Т., Strove K.W., Mostrom M., Smith I., Spence P. and Corcoran P. Proc. of the Eleventh IEEE Pulsed Power Conference, Baltimore, MD (IEEE New York). 1997
- Mosher D, Stephanakis S.J., Hain K., Dozier C.N. and Young F.C., Ann. of
- N.Y. Acad. Sci.251, p.632, 1975
- Turchi P.J. and Baker W.L. J., Appl. Phys. 44, 4936, 1973
- Stailings C., Nielson K. and Schneider R., Appl. Phys. Lett. 29, 404, 1976
- Matzen M.K. Phys. Plasmas 4, 1519, 1997
- Whitney K.G., Thornhill J.W., Guiliani J.L. et al, Phys. Rev. E. 1994, V. 50, P.2166.
- B.B. Александров, E.B. Грабовский, Г. Г. Зукакишвили и др., „Токовое Самосжатие Многопроволочной Сборки Как Радиальный Плазменный Ливень“, ЖЭТФ, 2003, Том 124, Вып. 4(10), Стр. 829−839
- Baksht R.B., Fedunin A.F., Labetsky A.Yu. et al., Bull. APS. 1995, V.40. P. 1852
- Р.Б. Бакшт, А. Ю. Лабецкий, C.B. Логинов и др. „Комбинированный
- Z-Пинч: Многопроволочныи Лайнер С Внешней Газовой Оболочкой“, Физика Плазмы, 1997. Том 23, № 2, с. 135−141.
- E.V. Grabovsky, V.V. Alexandrov, M.V. Fedulov et al., „Physics Of ICF
- Related Multiwire Array Implosion“, 30th EPS Conference on Contr. Fusion and Plasma Phys., St. Petersburg, 7−11 July 2003 ECA Vol. 27A. 0−2.8Cpd
- V.V. Alexandrov, M.V. Fedulov, I.N. Frolov et al., „Experimental Study Of
- Wire Array Implosion In Presence Of Prolonged Plasma Production On Angara-5−1 Facility“, 5th International Conference on Dense Z-Pinches Albuquerque, New Mexico, June, 2002, P.91−94
- Альбиков 3.A., Велихов Е. П., Веретенников А. И. и др. „Экспериментальный комплекс <(Ангара-5−1“», Атом. Энергия. 1990. Т.68. С. 26.
- A. S. Chernenko, Yu. М. Gorbulin, Yu. G. Kalinin et al, «S-300, New Pulsed
- Power Installation in Kurchatov Institute. Inverstigation of Stable Liner Implosion», Presented at 11-th Int. Conf. on High Power Particle Beams, Prague, Crech Republic, 1996, p. 154−157
- Т.Н. Martin, B.N. Turman, S.A. Goldstein, et al., «PBFA II, the Pulsed
- Power Characterization Phase», Proc. 6-th IEEE Intern. Pulsed Power Conf., Arlington Virginia, June 29-July 1, 1987 P.225−232.
- Hull A.W., «The effect of a uniform magnetic field on the motion of electron between coaxial cylinders», Phys. Rev. 1921. Vol. 18. P. 31−57.
- Brillouin L., «Electronic Theory of the Plane Magnetron», Advances in Electronics, Ed. by L. Marton. N.E.: 1951. Vol. III. P. 85−144.
- Данилов B.H., «Обобщенный бриллюэновский режим электронных потоков», Радеотехника и электропика. 1963. № 11. С 1892—1900-
- Данилов В. Н, «О бриллю-эновском состоявди двумерного электронного потока», Там же. 1963. № 12.С. 2046−2054- Джипов В. Н. «К теории брвдлюжовских электронных потоков», Там же. 1966. № 11. С. 1994−2007.
- Воронин В. С, Лебедев А. Н., «Теория коаксиального выооковольнэгодиода с магнитаэй изоляцией», ЖГФ. 1973. Т. 43. Вып. 12. С. 2591−2598.
- Lovelace R.N., Ott Е., «Theory of magnetic insulation», Phys, Fluids, 1974.1. Vol.17,N6.P. 1263−1268
- Ron A., Mondelli A.A., Rostoker N., «Equilibria for magnetic insulation»,
- EE Trans. Plasma Sci. 1973. Vol. PS-1. N 4. P. 85−93.
- Гордеев A.B., «Магнитная самоизоляция вакуумных коаксиальных линий». Препринт ИАЭ-3076. М. 1978.
- В.В. Булан, В. В. Заживихин, Е. В. Знатное и др., «Эффективность транспортировки энергии в многоканальном концентраторе». 6 Всесоюз. симп. по сильноточной электронике. Томск, ИСЭ СО АН СССР, 1986, ч, 2, с. 180−182.
- A.S. Chernenko, E.M.Gordeev, V.D. Korolev, V.I. Liksonov, M.V. Tulupov, V.V. Zazhivikhin. «Terawatt Power Concentration in Liner Compression Experiments on Module A5−1». IEEE 8-th Pulsed Power Conf, 1991, San Diego, p. 625−628.
- W.H. Hsing, R. Coats, D.H. McDaniel, R.B. Spielman, «Low Inductance
- Diode Design on the Proto-2 Accelerator for Imploding Plasma Loads». 5-th IEEE Puis. Power Conf-, Arlington, Virginia, 1985, part 5, p. 704−707.
- G. Yonas, «Inertial Fusion Research Using Pulsed Power Drivers». 10-th
- Europ. Conf. Control. Fusion and Plasma Phys., Moscow, 1981, v. 2, p.134−138.
- K. Ware, N. Loter, M. Montgomery, J. Ranch, J. Shannon, «Bremsstrahlung
- Source Development on Blackjack 5». 5-th IEEE Puis, Power Conf., Arlington, Virginia, 1985, p. 118−121.
- C.R. McClenahan, R.C. Backstrom, J. P, Quintenz, et al, «Efficient low-impedance high power electron beam diode». 5-th Intern. Topic Conf. High Power Electron and Ion Beam Research and Techn. San Francisco, 1983, p. 147−150.
- B.M. Бабыкин, A.B. Гордеев, В. Д. Королёв и др. «Динамика РЭП всильноточном диоде с ножевым катодом». Физика плазмы. 1991, т. 17, вып, 9, с.1102−1110.
- E.V. Grabovski, S.L. Nedoseev, G.M. Oleinik V.E. Pichugin, V.P. Smirnov,
- V.V. Zajivikhin. «New Concentrator of 5 MA on ANGARA-5−1 for Liner Implosion». Pros. 11-th Int. Conf. on High Power Particle Beams. Prague, Chech Republic, 1996, v. l, p.546−549.
- Yu Bakshaev, A.S. Chernenko, V.D. Korolev, V.I. Mizhiritskiy, V.Y.
- Zazhivikhin. «Energy concentration on S-300 pulsed power generation». Proc. 11-th Int. Conf. On High Power Particle Beams. Prague, Chech Republic, 1996, v.2 p.962−964.
- R.B. Spilman, F Long, Т.Н. Martin et. al. «PBFA 2-Z: A 20 MA Driver for
- Z-Pinch Experiments», 10-th IEEE Int. Pulsed Power Conf. 1995,
- Albuquerqu New Mexico, p.396−404.
- P.F. Ottinger, S.A. Goldstein, R.A. Meger, «Theoretical modeling of theplasma erosion opening switch for Inductive storage application». J. AppL, 1984, v.56(3), p.774−784.
- A.C. Кингсеп, К. Чукбар, B.B. Яньков. «Электронная магнитная гидродинамика». Вопросы теории плазмы. Атомиздат, 1983.
- R.A. Meger, R.J. Commisso, G. Cooperstein, S.A. Goldstein, «Vacuum inductive store pulse compression experiments on high power accelerator using plasma1 opening switches». Appl. Phys. Lett, 1983, v. 42(11), p. 943−945.
- R.A. Meger, J.R. Boiler, R.J. Commisso, et al. «Plasma Erosion Opening
- Switch Research Program». Fifth Intern. Conf. High Power Particle Beams, San Francisco, California, USA, 1983, p. 330−335.
- V.A. Veber, J.R. Boiler, D.C. Colombant et. al. «Plasma erosion switch for
- F», Laser and Particle Beams, 1987, v. 5, pt. 3, p. 537−548.
- С.П. Бугаев, A.M. Волков, А. А. Ким и др. «ГИТ-16: Мегаджоульный4 импульсный генератор с плазменным ключом для нагрузок типа 2-пинча».| Известия высших учебных заведений, сер. Физика, 1997, № 12, с.38−46.
- A. S. Chernenko, V. P. Smirnov, A.S. Kingsep, Cai Hongchun and et. al. «Experimental study of implosion dynamics of multi-material nested wire-arrays on S-300 pulsed power generator», Czechoslovak Journal physics, Vol.54. 2004. P.204−210.
- A.H. Долгов, Г. Х. Салахутдинов, «Процессы переноса вещества вбыстром Z-пинчевом разряде (Малоиндуктивная вакуумная искра», Физика плазмы, 2003, том 29, № 9, с.818−825.
- Kelley Н., Garcia G. and Bilbao L. Plasma Phys. Contr. Fusion 31, 1017,1989)
- Mather J. V, Phys. Fluids Suppl. 5, 28, (1964)
- К. Колачек, Ю. Шмидт, В. Богачек, и др. «Исследования мягкогорентгеновского излучения быстрого капиллярного разряда», Физика плазмы, 2003, том 29, № 4, с.318−324.
- Sethian J.D., Robson А.Е., Gerber К.А., and Desiva A.W., Dense Z-Pinches,
- D. Klir, J. Kravarik, P. Kubes, Yu.L. Bakshaev, P.I. Blinov, A.S. Chernenko,
- Ю. Г. Калинин, «Экспериментальные Исследования Динамики Легких
- Лайнеров» Физика Плазмы, 2003, Том 29, № 7. С. 618−634
- Г. В. Иваненков, В. Степневски, «Радиационная Динамика Взрывающихся Проволочек С Двухфазным Плотным Керном», Физика Плазмы, 2002, Том 28. № 6, С. 499−513
- В.И. Афонин, В. П. Лазарчук, С. И. Петров и др., «Исследование Параметров Плазменных Точек В Z-Пинче», Фмзика Плазмы, 1997, Том 23, № 11, С.1002−1007
- M.G. Haines, S.V. Lebedev, J.P. Chittenden et al, «Physics of Wire-Array Z-Pinch Implosions», 28th EPS Conference on Contr. Fusion and Plasma Phys. Funchal, 18−22 June 2001, EGA Vol. 25A (2001) 905−908
- Cai Hongchun, A.S. Chernenko, V.D. Korolev, G.I. Ustroev, M.I. Ivanov, «Investigation of Dynamics of Soft X-ray Radiation of Mixed-material Wire-Arrays on the S-300 Pulsed Power Generator», Czechoslovak Journal physics, Vol.54. 2004. P.234−238.
- Zakharov S. V, Smirnov V.P., Tsarfin V.Ya. «ANGARA-5 High Intensity
- Soft X Ray Source with Imploding Liner Cascade for Inertial Confinement Fusion», Proc. of 14th Int. Conf. on PI.Phys. and Cont. Nuc. Fus. Res. Wurzburg, 1992. IAEA. Vienna, 1993. V.3, p.481 (IAEA-CN-56/G-3−9).
- Гапонов C.B., Гусев C.A., Платонов Ю. Я., Салащеко Н. Н., «Искусственные многослойные отражающие и селективные элементы для мягкого рентгеновского излучения». ЖТФ, 1984, т.54, № 4,с.755.
- Средства диагностики однократного импульсного излучения /под редакцией Веретенникова А. И. и Даниленко К. Н. Сборник трудов НИИИТ, М., ИЗДАТ, 1999.
- B.L. Henke, P. Lee and its. Atomic Data and Nuclear Data Tables 27,1.144(1982).
- F.C. Young, S.J. Stephanakis and V.E. Scherrer, «Filtered X-ray diodes forimploding plasma experiments», Rev. Sci. Instrum. 57, 2174 (1986).
- Бабыкин M.B., Бартов A.B. «Методы получения предельных электрических мощностей в коротких импульах». Препринт1. ИАЭ-2253. М., 1972.
- R. В. Spielman, F. Long, Т. Н. Martin et al «PBFA II-Z: A 20-Ma Driver
- For Z-Pinch Experiments», Proc. 10-th IEEE Intern. Pulsed Power Conf., Albuquerque, New Mexico, 1995, P.396−404.
- Большаков E. П., Велихов E. П., и др. «Модуль установки
- Ангара-5)) «Атомная энергия., 1982, Т.53, С. 14.
- Альбиков 3. А., Веретенников А. И., Козлов О. В. Детектор импульсного ионизирующего излучения. М., Атомиздат., 1978.
- Диденко А. Н., Григорьев В. В., Усов Ю. П. «Мощные электронные пучки и их примерение.» М., Атомиздат., 1977.
- Справочник «Таблицы Физических Величин», М., Атомиздат, 1976, с.958
- David L. NRL Plasma formulary, NRL Publication, 1987, P.47
- Greedon J. M. Relativistic Brillouin flow in the high v/ Y diodes //J. Appl.
- Phys. 1975. Vol.46. N 7. P. 2946−2955,