ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Концепции реакторной камеры и электростанции на основе ИТС. Забродин А. В., Имшенник В. С., Кошкарев Д. Г., Масленников М.В., Медин С. А., Недосеев С. Л., Орлов Ю.Н., Чуразов М.Д., Шарков из "Ядерный синтез с инерционным удержанием " Схематически эти варианты показаны на рис. 3.8. [c.67] Для обоих вариантов необходимо предварительное сжатие шнура током до таких значений рг р — плотность, Гр — радиус шнура), при которых термоядерное горение может распространяться вдоль него. Для оценки параметров шнура предположим, что через шнур с погонной массой М (г-см ) и температурой Т (кэВ) протекает ток I (МА). [c.67] АЬ = 21п(го/гр) = 2 п п/роМу/ г) = 14,7 + 1п(ЛгГ//2) (нГн). [c.68] На это увеличение индуктивности шнура потребуется затратить АЕн = А1/Р/2 магнитной энергии. В таблице 3.6 даны оценки рассматриваемых величин для различных значений температуры плазмы сжатого шнура. [c.68] Зажигание вспомогательным ионным пучком. Суть предлагаемого варианта ясна из схемы рис. 3.86. Междуэлектродный зазор заполняется дейтериевой плазмой сравнительно малой плотности, а в катодной его части устанавливается криогенный DT-шнур, занимающий часть междуэлектродного зазора. При пропускании импульса тока динамика плазмы в прикатодной и прианодной областях совершенно различна. [c.69] В прикатодной области масса и стартовый радиус шнура и редкой плазмы таковы, чтобы их сжатие достигло необходимого максимума в момент достижения максимального тока. При этом параметры сжатой композиции должны удовлетворять условию поддержания в нем термоядерного горения (рт )крит (р )- Условия достижения этих параметров даны выше. [c.69] В прианодной зоне плотность заполняющей плазмы мала, и Z-пинч там не образуется, но возникает виртуальный ионный диод, в котором ионы ускоряются и самофокусируются на торец сжатого DT-шнура. Ионный пучок производит разогрев торца пинча и зажигание термоядерного горения. Схема аксиально неоднородного Z-пинча с генерацией и самофокусировкой ионного пучка экспериментально исследована в качестве источника нейтронов в работе [33]. При токе 2 МА там получено 3 10 DD-нейтронов за импульс длительностью 50 не. Более подробное ее изложение можно найти в Приложении Б. [c.69] Прежде чем перейти к анализу энергетической эффективности мишеней ИТС, изложим ряд общих соображений, относящихся к уровню проработки дизайна и областей применения различных типов мишеней. Мишени гидродинамического ( искрового ) зажигания, к которым относятся как мишени прямого облучения, так и мишени непрямого облучения, по уровню проработки физического и технологического дизайна, наличия достоверных данных эксперимента и численного моделирования являются значительно более развитыми по сравнению с мишенями прямого быстрого зажигания. Численные расчеты мишеней гидродинамического зажигания, в основе которых лежат данные экспериментов по исследованию физики этого типа мишеней, дают значения коэффициентов термоядерного усиления в достаточно узких, а главное определенных, доверительных интервалах. Это позволяет разрабатывать физически и технически обоснованные проекты промышленных энергетических установок, основанных на мишенях гидродинамического зажигания. Мишени прямого зажигания существуют пока только как красивое и многообещающее направление дизайна мишеней инерциального синтеза. Главная причина такого положения состоит в отсутствии источника мощного короткого импульса излучения с энергией на уровне 5-10 кДж, который мог бы быть использован в качестве зажигающего драйвера. [c.70] В свою очередь сравнение между собой мишеней гидродинамического зажигания при прямом и непрямом облучении имеет смысл только для одного типа драйвера — лазера, поскольку для других драйверов мишени прямого облучения фактически не предлагаются. [c.70] С учетом изложенных выше обстоятельств в данном разделе проведен анализ энергетической эффективности различных мишеней ИТС с гидродинамическим зажиганием для лазерного драйвера. Этот анализ основывается на данных численных расчетов по одномерным и двумерным математическим программам полной эволюции мишени от стадии поглощения энергии лазерного излучения в термоядерной капсуле или в рентгеновском конвертере до стадии горения. Представлен также анализ энергетической эффективности мишеней прямого зажигания. Однако надо понимать, что на данный момент такой анализ имеет сугубо качественный характер, поскольку достаточно адекватных расчетов полной эволюции сферических мишеней прямого зажигания в настоящее время не имеется в связи с отсутствием не только технической, но и физической ясности в способе доставки энергии зажигающего драйвера к сжатому термоядерному горючему. Расчеты таких мишеней проводятся только в рамках модели эффективного источника энергии в определенной (центральной или краевой) массе сжатого термоядерного вещества. [c.70] На рис. 3.9 представлены зависимости коэффициентов усиления мишеней различного типа от лазерной энергии. [c.71] Зависимость 1 коэффициента усиления простой оболочечной мишени прямого облучения, приведенная согласно данным работы (34], соответствует асимметрии сжатия мишени при 3-5% неоднородности облучения мишени лазерными пучками (пессимистическая зависимость, в смысле влияния гидродинамических неустойчивостей на сжатие и горение мишени). Результаты отвечают облучению мишени 3-й гармоникой излучения неодимового лазера с длинной волны Л = = 0,351 мкм. Зависимости коэффициента усиления (кривые 2-4) простой оболочечной мишени соответствуют сферически симметричному сжатию мишени при прямом облучении лазерным излучением с длиной волны Л = 1,054 мкм [6], Л = 0,351 мкм [34] и Л = 0,249 мкм [6] (оптимистические зависимости). Эти данные демонстрируют рост коэффициента усиления с уменьшением длины волны лазерного излучения и существенное снижение коэффициента усиления за счет асимметрии сжатия. [c.71] Две точки ЛП на графике демонстрируют коэффициент усиления мишени закрытый лазерный парник при сферически симметричном сжатии под действием излучения 3-й гармоники неодимового лазера [8]. [c.71] Рентгеновские мишени непрямого облучения обладают менее высокими коэффициентами усиления, по сравнению со всеми остальными вариантами перспективных мишеней. Однако это единственный тип мишени, для которой в экспериментах было реализовано практически симметричное сжатие и подтверждены все остальные принципы работы мишени. [c.73] Вернуться к основной статье