Отчет о выполнении учебно-исследовательской работы на тему: “Зондовый метод исследования магнитных полей внутри плазмы сжимающихся лайнеров” Выполнила студентка группы Т 8 -21: Птичкина Екатерина Научный руководитель: к. ф. -м. н. Митрофанов К. Н.
Содержание • История создания генераторов электрических импульсов; • опыты по ускорению лайнеров на установке “Ангара-5 -1” ( использование различных видов нагрузок); • методы определения магнитного поля в плазме; • зондовый метод исследования магнитного поля; • постановка целей и задач на будущее.
Путь поиска оптимальных подходов для зажигания термоядерной мишени: • применение энергии РЭП для электродинамического обжатия лайнеров, передающих свою энергию на мишень (СССР) или формирование мегаамперных пучков легких ионов (Сандиа, США). • развитие 2 -х основных направлений по увеличению выходной мощности, основанных на физических методах ее обострения: 1. лайнерная схема 2. бунчировка пучков ионов на мишени •
С 80 -х годов прошлого века на установке “Ангара-5 -1” и в США (Сандиа) начинает развиваться программа быстрого сжатия лайнеров. Основные исследования направлены на увеличение мощности и сокращение длительности импульса МРИ, возникающего при преобразовании энергии сжимающейся плазменной нагрузки, для ИТС и фундаментальных исследований.
Опыты по ускорению лайнеров • проволочные сборки - равномерно расположенный по образующим цилиндра набор проволочек малого диаметра (медь, алюминий, вольфрам) Врезультатеотносительно «длинные» импульсы рентгеновского излучения 40 -60 нс Энергия квантов > 200 э. В Максимальная энергия и мощность при имплозии вольфрамовой сборки достигала 100 к. Дж и до 2 ТВт
Опыты по ускорению лайнеров • полые газовые струи (неон, криптон) и гетерогенные пенные цилиндры с различными наполнителями (Cs. J, KCl, молибден, вольфрам, Ti. N) Плазма образуется в результате электрического пробоя изначально неионизированного плазообразующего вещества ( «холодный старт» )
Опыты по ускорению лайнеров • двойной лайнер (“динамический хольраум”) Происходит преобразование кинетической энергии лайнера в излучение с импульсом, длительность которого значительно меньше длительности импульса генератора. Импульс излучения с временем нарастания 5 -10 нс, полным выходом излучения около 50 к. Дж и мощностью 3 ТВт
Опыты по ускорению лайнеров • многопроволочные сборки Их использование привело к увеличению эффективности конверсии энергии электрического импульса в рентгеновское излучение. Получены импульсы рентгеновского излучения (>200 э. В) длительностью 6 -8 нс, мощностью 280 Твт и энергией 1, 8 МДж.
ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР АНГАРА-5 -1 ТРИНИТИ АНГАРА-5 -1 НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ: • эксперименты по инерциальному удержанию • физика высоких плотностей энергии • взаимодействие рентгеновского излучения с веществом число модулей 8 энергия эл. импульса 600 к. Дж длительность фронта эл. импульса 90 нс ток на согл. нагрузке до 5 МА типы нагрузок: газовые, пенные, пылевые, zпинчи, многопроволочные лайнеры ИЗУЧАЕМЫЕ НАГРУЗКИ ОДИНОЧНАЯ ПРОВОЛОЧНАЯ СБОРКА ВЛОЖЕННЫЕ ПРОВОЛОЧНЫЕ СБОРКИ СКРУЧЕННАЯ ПРОВОЛОЧНАЯ СБОРКА
Экспериментальная схема В эксперименте используются три зонда, каждый из которых содержит несколько измерительных петель (2 -3). Зонды располагаются на радиусах 4, 6, 8 мм, под углом 120° относительно оси. Это позволяет получать значение индукции магнитного поля внутри проволочной сборки в 6 -9 точках по радиусу в каждый момент времени. Ранее было показано, что при джиттере старта модулей установки менее 10 нс магнитное поле проникает внутрь плазмы симметрично с точностью до погрешности сигналов зондов (~20%).
МАГНИТНЫЙ ЗОНД: Точность установки зонда по радиусу не хуже ~400 мкм. Погрешность измерения магнитного поля в плазме ~20%. • Петли диаметром 300 мкм в общем экране из фольги Nb. Ti толщиной 10 -15 мкм. • Две петли позволяли получать подобные сигналы разной полярности сигналы магнитного происхождения. Сигнал зонда Up:
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ Распределение массы и тока на стадии ускорения плазмы Эффективность концентрации энергии на оси сборки Мощность МРИ Необходимо измерять распределение тока внутри проволочной сборки Было выполнено ранее: • Измерение зависимости индукции магнитного поля от времени в двух точках внутри W проволочной сборки. (Г. Г. Зукакишвили, К. Н. Митрофанов, В. В. Александров и др. // Физика плазмы, 2005, Т. 31, № 11, С. 978 -988. ) • Исследование симметрии проникновения магнитного поля внутрь проволочной сборки. (Е. В. Грабовский, К. Н. Митрофанов, А. Ю. Кошелев и др. // Препринт ТРИНИТИ, № 143 -А, 2010
Цели и задачи 1. Усовершенствование существующей методики измерения магнитного поля в плазме при помощи магнитных зондов; 2. Измерение магнитного поля в плазме различных типов плазменных нагрузок (проволочные сборки из различных веществ, квазисферическая проволочная сборка – изучение трехмерного сжатия в плазме, проволоки с различными напылениями).
Доклад окончен Спасибо за внимание!
Скачать презентацию Отчет о выполнении учебно-исследовательской работы на тему Зондовый
птичкина.ppt