Способ генерации кумулятивной плазменной струи и устройство для его осуществления.

 

Изобретение отнссится к импульсной плазмодинамике и может найти применение при разработке устройства генерации высокоскоростных плазменных потоков для создания источников нейтронного и рентгеновского излучения. Целью изобретения является повышение скорости кумулятивной плазменной струи. Формируют по крайней мере два токовых слоя в коаксиальных ускорителях путем пропускания разрядного тока в газовой среде. Токовые слои разгоняются в ускорителях и сталкиваются под углом 1 2 arctg М-2(у- 1 )(у + 1 ) , где упоказатель адиабаты газа. При этом торцы центральных электродов удалены от точки пересечения их осей на расстояние, которое выбирается из условия достижения током максимального значения к моменту столкновения слоев, а место стыка внешних электродов снабжено профилированным отверстием . 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 05 Н 1/00

ГОСУДАР CT В Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4392112/25 (22) 14.03.88 (46) 30,10.91. Бюл. М 40 (7 1) Государственный научно-исследовательский энергетический институт им, Г.M.Êðæèxasoec oro (72) B.È.Mîäýoëåâñêèé (53) 533,9(088.8) (56) Баум Ф.А, и др. Физика взрыва, М.:

Наука, 1975, с. 285, 387.

Физика плазмы, 1977, т. 3, М 5, с. 971. (54) СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ КУМУЛЯТИВНОЙ ПЛАЗМЕННОЙ СТРУИ И УСТРОЙСТВ0 ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульсной плазмодинамике и может найти применение при разработке устройства генерации высокОскорОстных плазменных потоков для

Изобретение относится к импульсной плазмодинамике и может найти применение при разработке устройств генерации высокоскоростных плазменных потоков для создания источников нейтронного и рентгеновского излучения.

Целью .изобретения является повышение скорости кумулятивной плазменной струи, На чертеже показана схема предлагаемого способа.

Устройство содержит коаксиальные электроды 1 — 4, расположенные вдоль образующих конической поверхности симметрично и навстречу друг другу. Поверхность пересечения внешних алек родов ускорите-, лей образует зону кумуляции, переходящую в канал 5 вывода плазменной струи. Каждая пара электродов через коммутатор Р подключена к батарее С. На чертеже также по Ж 1540639 Al создания источников нейтронного и рен1геновского излучения. Целью изобретения является повышение скорости кумулятивной плазменной струи, Формируют по крайней мере два токовых слоя в коаксиальных ускорителях путем пропускания разрядного тока в газовой среде. Токовые слои разгоняются в ускорителях и сталкиваются под уг-. » ...,. т=,— 1)(y+1)., у- показатель адиабаты газа. При этом торцы центральных электродов удалены от точки пересечения их осей на расстояние. которое выбирается из условия достижения током максимального значения к моменту столкновения слоев, а место стыка внешних электродов снабжено профилированным отверстием. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. казаны сформированные в ускорителях плазменные слои 6, 7, положение слоев 8, 9 в момент начала их столкновения кумулятивная струя 10.

Устройство работает следующим образом.

Межэлектродное пространство ускорителей заполняют рабочим газом импульсно ил - стационарно до массовой плотности ро. Рабочее напряжение конденсаторов выбирают из условия обеспечения разрядного тока в электродах, не нарушающего их аэроэионную стойкость, и иэ условия превышения разрядным током на участке разгона величины, необходимой для равномерного распределения в межэлектродном пространстве.

Одновременно включают коммутаторы

Р, разряжая батареи С. В областях межзлектродного пространства каждой пары элект1540639

30 и 0 родов возникают одинаковые синхронно нарастающие токи, сосредоточенные в плазменных скин-слоях. Токовые слои 6, 7 ускоряются пондермоторными силами собственного разрядного тока на участке разгона длиной I. Плотность р слоев в момент столкновения устанавливают подбором начального давления рабочего газа (начальная плотность р ) и длины области ускорения 1

p po (4 + д ).

1 где первое слагаемое характеризует увеличение плотности эа фронтом сильной ударной волны, а второе — увеличение плотности за счет сьребания токовым слоем иониэированных нейтралОВ. Одновременность выхо да плазменных слоев в зону кумуляции и

Одинаковые скорости их продольного движения устанавливакь г одновременностью включения стартовых коммутаторов Р, идентичностью параметров конденсаторных батарей С и гермеьических размеров коаксиальных электродов 1, 3 и 2, 4. Длина! разгонного участка должна быть акой, чтобы к моменту столкновения ток в плазменных слоях был максимальным. т.е.

Л,/ = — " Lc уяакс, 4 где L — индуктивность разрядного контура;

Чмакс — максимальчаЯ скОРость токового

СЛОЯ В МОМЕНТ СТОЛКНОВЕНИЯ.

В момент столкновения сблизившихся плазменных слоев 8. 9 образуется остроуГОльная Aoi1ocTb (клин) или кумулятивная

BopohKB, захлопыва низ которОЙ встречно направленными набегающими по-,оками

ПЛаЗМЫ ПРИВОДИТ K ООРаЗОВсеНИЮ KУМУЛЯТИВ" ной струи 10, выходящей через канал 5 с профилированным отв"=,pñòèåè.

Столкновение илазменных слоев первоначально происходи.г у вершины кумулятивной воронки, ПО мере взаимного проникновения сгоев друr B друга в резуль" тате хулоновского торможения встречно движущихся потоков плазмы расгет тем пература на длине максвеллизации, в результате чего электрони и ионы зоны торможения получаюсь более высокую тепловую скорость. Магнитное поле токовых слоев, вытесняясь из этой прогретой зоны, переходит в менее нагретую область, а именно вверх от вершины образоьавшейся воронки к еа основанию, увеличивая тем самым магнь1тное даьление. ЛО мере его увеличения с приближением к Основан!л о всронки скорость ее захлопывания возрастает. Кумулятивная струя формируется последовательно, начиная с областей плазменных слоев, находящихся у вершины кумулятивной воронки. Азимутальные поля в тылу сталкивающихся плазменных слоев препятствуют отбросу назад части их массы при кJ/ì ëÿöèè, При соблюдении перечисленных выше условий, главнь,ми из которых являются критерии по току в утри плазменных слоев и по углу схождения, генерируется кумулятивная струя, скорость кс орой V превышает с.корость сходящихся плазменных слоев в соответствии с уравнением V =

= И сьу(ф /4).

Формула изобретения

1. Способ генерации кумулятивной плазменной струи, включающий формирование сходя цегося газодинамического слоя в остроугольной еометрии клина или воронки B процессе кумулятивного столкновения, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости Ч кумулятивной плазменной струи, формируют по крайней мере два сходящихся слоя, разгоняют их до скоростей столкновения Ч = U ст9(ь /4) путем пропускания в Газе разрядных токов, величины Ко-.орых на,,-;астке разгона больше значения, необходимого для равномерного распределения тока B межэлектродном пространстве, и произво ят столкновение под углом ".. > 2 BrcTg 1 — 2(y — 1) (1+ 1) с токами и массовой плотностью слоев в момент столкновения соответственно равными J 7,9 10 Ч д sin(ф/4) ф/п, р ==р (4+ 1/д), rpe y- показатель адиабаты; ро — начальная плотность рабочего газа, кг/м; 1 — длина разгонного участка, м; з, д-- тол цина плазменного слоя, м; n — коли«Гество сталкиваемых слоев, 2, Устройство для герметизации кумулятивной плазменной струи, состоящее из ускорителя с коаксиальными электродами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в устройство введен дополнительно по крайней мер один ускоритель, оси ускорителей расположены вдоль Образующих конической повеохности симметрично относительно ее оси с углом оои ееошине конуса а (о— — 2 агСЩ л/ 1 — 2 ()е — 1 ) (1е + 1,, ГДЕ показатель адиабаты, торцы внутренних центральных электродов ускорителей удалены от точки перемещения осей ускорителей. B вместо стыка внешних электродов снабжено профилированним отверстием.

1540639

Составитель А. Рудиков

Редактор Т. Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец

Заказ 4634 Тираж 258 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101