Устройство для диагностики плазмы в магнитных ловушках с пространственной осью

 

Использование: в диагностике высокотемпературной плазмы в магнитных ловушках, Сущность изобретения: в вакуумной камере магнитной ловушки размещают каретку, на которой закреплен диагностический датчик и которая перемещается вдоль оси ловушки с помощью тяг, выполненных в виде струны. Каретка содержит кольцо с пазом, внутри которого расположен ползун с датчиком, iПолзун соединен с тягами азимутального перемещения датчика, выведенными через отверстие в основании каретки. Каретка прижимается основанием к поверхности камеры с помощью упругой направляющей струны, закрепленной на опорах, расположенных на линии пересечения радиуса кривизны оси ловушки и выпуклой внутренней поверхностью камеры. 3 ил. с SS (Л С

СОЮЗ СОВЕТОНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН рцэр . С 21 r, 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4892783/25 (22) 21.12.90 (46) 23.06.92. Бюл. М 23 (71) Московский инженерно-.физический институт (72) С.Л. Лазарев, С.Ф. Перелыгин и В.М. Смирнов (53) 533.9(088.8) (5b) Перелыгин C,ô. и др, Ускорение ионов в скрещенных электрическом и магнитном полях с вынесенным источни". ком ионов в условиях диэлектрического покрытия ускорительного промежутка.Физика плазмц. Сб. трудов МИФИ, вып.2. " М.: Атомиздат, 1969, с. 3-8 °

Завьялов М.A. и др. Диагностика мощных электронных пучков при разра" ботке пушек для технологии. " Методы диагностики и рекуперации энергии пучков заряженных частиц.. Сб. трудов

МИФИ.-.M.. Знергоатомиздат, 1987, с. 43-47.

Изобретение относитсят к физике вы-. сокотемпературной плазмы и может быть использовано при проектировании диаг" ностических средств.

Известны диагностические средства вводимые в плазму с исследовательскими целями. Одним из таких средств является электрический ленгмюровский зонд, который внедряется. в коаксиальный промежуток, в котором производилось ускорение плазмы.

-„„ЯО„„17428 1 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПЛАЗМЫ В МАГНИТНЫХ ЛОВУШКАХ С ПРОСТРАНСТ" венноЙ осью (57) Использование: в диагностике высокотемпературной плазмы.е ìàãíèòíûõ ловушках. Сущность изобретения: в вакуумной камере магнитной ловушки раз-. мещают каретку, на которой закреплен диагностический датчик и которая пере- мещается вдоль оси ловушки с помощью тяг, выполненных в виде. струны. Каретка содержит кольцо с пазом, внутри которого расположен ползун с датчиком.

)Ползун соединен с тягами азимутально"

ro перемещения датчика, выведенными а через отверстие в основании каретки.

Каретка прижимается основанием к поверхности. камеры с помощью упругой направляющей струны, закрепленной на опорах, расположенных на линии пересечения радиуса кривизны оси ловушки и выпуклой внутренней поверхностью камеры. 3 ил.

С5

Недостатком такого диагностического инструмента является то, что. он опре" деляет параметры плазмы в окрестности зонда, так как перемещаться в какомлибо направлении он не может, посколь- 3> ку смонтирован на корпусе вакуумного 3 объема.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, обеспечивающее возможность поступательного перемещения диагностического средства вдоль

3 174286 оси или вращения вокруг нее, или то и другое одновременно. Главными узлами такого устройства являются стержень с измерительными датчиками и вакуумное уплотнение, в котором сколь- 5 зит стержень. Эта конструкция более мобильна по сравнению с аналогом, так

1 ка к создает усло вия для исследо ва ния . плазмы в болб широкой области.

4 !О

Зондирующие устройства (датчики) используются в плазменных ловушках с прямой магнитной осью типа пробкотрона. В установках же не с прямой, а с круговой магнитной осью, как в тока" маке, такои ввод диагностических

М 15 средств позволяет исследовать лишь ограниченный объем плазмы, а не все . плазменное образование. Таким образом, ввод диагностических устройств в термоядерную установку с непрямой осью не обеспечивает необходимую пол" ноту исследования плазменного обра" зования.

Целью. изобретения является расшире.ние функциональных возможностей путем

25 обеспечения перемещения датчика в осевом и азимутальном направлениях в

:установках с пространственной осью.

Устройство для диагностики плазмы в магнитных ловушках с пространствен- ЗО ной осью, содержащее зондирующие средства, выполнено в виде каретки и расположено внутри вакуумной камеры с ;возможностью перемещения вдоль камеры по направляющей, находящейся на геодезической-линии внутренней поверхнос"

:ти камеры, причем начальная и конечная точки этой геодезической линии лежат на радиус-векторах кривизны пространственной геометрической оси камеры. Щ

Кроме того, каретка для диагностики выполнена в виде кольца с пазом по всему его периметру, в котором посред" ством гибких тяг перемещаются зондирующие.средства. Кольцо располагается в плоскости поперечного сечения камеры на скользящей опоре-основании.

Постоянство ориентации зондов относительно нормали оси камеры при перемещении каретки вдоль этой оси обес" уО печивается благодаря использованию направляющей, роль которой может выполнять, в частности, упругая. нить.

При этом используется свойство натянутой нити, лежащей на выпуклой поверхности, располагаться вдаль геодезической линии, т.е. линии наименьшей длины между заданными точками, Свойством. геодезической линии является совl

4 падение вектора ее нормали с вектором нормали поверхности, на которой линия расположена, поэтому натяжение нити обеспечивает плотное ее прилегание к поверхности камеры, а также устой-. чивость положения на ней.

В общем случае прилегание плотное лишь при отсутствии у геодезической линии точек перегиба, т.е. точек.смейы знака кривизны. Такие точки на геодезической линии внутренней поверхности вакуумной камеры могут иметь место вблизи скачка нормали геометрической оси камеры. Поэтому использовать " устройство можно в ловушках или на тех участках ловушек, где скачки нормали оси отсутствует. Роль направляющей может выполнять также соединение типа ласточкин хвост в виде выступа в основании каретки и паза в стенке.камеры.

На фиг. 1 представлено устройство, расположенное в вакуумной камере ло-. вушки, общий вид; на фиг. 2 " то же, вид вдоль оси ловушки; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2, В вакуумной камере 1 (фиг. 1) с пространственной осью 2 перемещается каретка 3, выполненная в виде кольца 4,. опирающегося на камеру основанием 5, имеющим две пары буртиков 6. Постоян-. ная ориентация каретки в камере при ее перемещении вдоль оси 2 обеспечива-. ется направляющей струной 7, натянутой между опорами 8. Направляющая струна

7 проходит через направляющее отверс" тие 9 в кольце каретки 3. Натяжение струны 7, создаваемое упругим элементом 10, обеспечивает постоянное давление 11, которое прижимает каретку к камере 1.

Механизм перемещения каретки состо" ит из тяг 12 осевого перемещения, присоединенных к каретке и выведенных на противоположные стороны ловушки к ме-. ханизмам 13 (через вакуумные уплотнения в камере); производящим перемещение каретки по камере открытой или замкнутой.термоядерной установки. Кольцо 4 каретки 3 имеет кольцевой паз

14, по которому осуществляется перемещение зондирующего узла по азимуту.

Тяги азимутальиого перемещения зондов лежат B пазе 14 кольца 4 и на поверхности камеры вдоль направляющей струны 7 так же, как и тяги 12 осевого перемещения, причем тяги азимутального перемещения зонда выводятся из каретки через отверстие 9. В кольцевом пазе

5 "1 742861 6

14 (фиг. 2) расположен ползун 15, на этой поверхности достаточно мала и ей котором закреплен диагностический дат- можно пренебречь при расчетах. чик 16. В пазе 14 размещаются. тяги 17 - Контакт плазмы с любой поверхностью азимутального перемещения ползуна, приводит;:.к поступлению примесей в соединенные с wM, причем из кареткй плазму B.óñòðîéñòâå ряд конструктив-.

3 они выходят через отверстия 18 или ных элементов- не является дополнитель-.через направляющее .отверстие 9, Паз 14 ным источником примесей. Тяги и другие закрыт частично кольцами 19 и 20 направляющие (ласточкин хвост) и тяну(фиг. 2 и 3) для того, чтобы ползун щие детали по условиям своего функцио15 не выпадал из него. . нирования плотно, прилагают к поверхСборка устройства для диагностики ности вакуумной камеры. Их возвышение плазмы в термоядерной установке про" над этой поверхностью явно меньше выизводится B следующей последователь-, соты диафрагм или лимитеров огоаничиности. Она должна начинаться после >5 вающих размеры плазменного образования. сборки самой установки. Предваритель.- Наиболее крупный элемент устройстно собирается каретка 3 с диагности- ва - кольцо должно иметь такую комческим датчиком и устройствами их ази-, пактную конструкцию, чтобы при переме" мутального перемещения. В вакуумной щении вдоль оси камеры не ограничивать камере 1 (фиг. 1) к опоре 8 присое- . рр размеры плазменного образования, т.е. диняется конец направляющей струны 7. кольцо должно быть достаточно тонким. другой .конец направляющей заводится Зазор между кольцом и стенкой камеры в отверстие 9 каретки 3 и через упру- должен быть минимален для гарантирогий элемент 10 соединяется с другой ванного отсутствия заклинивания каопорой 8. Одновременно с направляющей ретки при перемещении. Для уменьшения струной прокладываются тяги 12 и 17> поступления примесей е плазму необхокоторые выводятся к механизмам 13 че- дим правильный выбор материалов для рез вакуумные уплотнения, если меха- изготовления каретки и зондирующих низмы находятся вне камеры. устройств.

Устройство работает следующим об- Ограничения в применении предлага-. разом.

30 емого устройства связаны с геометриПерад началом эксперимента в соот" ей ловушки, так как геодезическая ливетствии с есо целями диагностический ния, вдоль которой расположена направдатчик 16 располагается в необходи- ляющая струна и тяги, не должна иметь мой точке объема установки. Для этого точек смены знака кривизны, то исклюкаретка 3 перемещается с помощью тяг 35 чается использование устройства на 12 в нужное сечение ловушки, затем тех участках ловушек, где геометричесдатчик устанавливается на заданный . кая ось имеет скачки нормали. азимут относительно вектора нормали к Преимущество изобретения заключаетоси ловушки в этом сечении с помощью ся в обеспечении возможности пространтяг 17. Натяжение струны таково, что 4© ственной диагностики плазмы, удержи" обеспечивает прилегание каретки к, ваемой в магнитной ловушке с простран-. внутренней поверхности камеры. Эта по-, ственной осью с помощью пространственверхность не имеет никаких неровностей ного перемещения датчика. Устройство типа заусенцев, капелек металла, обра- позволяет с хорошей точностью фиксизовавшихся при сварке, и т.д. Тяги 17, iS ровать местоположение диагностическо- . перемещающие каретку по азимуту могут го датчика по оси и азимуту ловушки. быть выполнены из немагнитных струн или в виде проводов, обеспечивающих ф о р м у л а и з о б р е т е н и я электрическую коммуникацию датчика, и прижимаются к поверхности камеры при Ы устройство для диагностики плазмы их натяжении. Таким образом, система . в магнитных ловушках с пространственперемещения не создает помех экспери" . ной осью, содержащее диагностический ментальной работе. датчик, расположенный на узле переме"

Определение местоположения зонда в щения датчика внутри вакуумной камеры, полости камеры осуществляется с помощькэ% о т л,и ч а ю щ е е с я тем, что, с измерения длины тяг, перемещающих ка- целью расширения функциональных возретку с зондами. Разница длин геодези" можностей путем обеспечения перемещеческой линии . внутренней поверхности ния датчика в осевом и азимутальном камеры и следа вектора нормали оси на направлениях, узел перемещения датчика

1742861 8 выполнен в .виде каретки, состоящей . равляющая струна, натянутая .между опона кольца с Т-образным кольцевь м,па- рами,. причем каретка в области соедизом и по крайней мере одним налравля" - нения кольца .с основанием с двух стоющим отверстием, расположенным над рон соединена с тягами осевого переме5 скоЛьзящим по поверхности, вакуумной щения каретки, выведенными, как и тяги камеры основанием, с- которым соедине- азимутального перемещения датчика, из .но кольцо, при этом в Т-образном пазу камеры через выходные отверстия с размещен ползун с закрепленным на:нем . вакуумными. уплотнениями, а опоры и датчиком; ползун с. двух сторон соеди- выходные отверстия для тяг в стенке ,нен с тягами азимутального перемеще камеры расположены на геодезической ния датчика, выведенными из каретки . линии камйры s точках пересечения ра" через паз и направляющее отверстие в диуса кривизны оси установки и внуткольце, через направляющее отверстие ренней поверхности вакуумной камеры. в кольце проведена подпружиненная нап- 1

f 742561

llew.

Составитель Г. Шергин

Техред Л. Олийнык

Редактор И. Шулла

ПРОНЬКаДСтнаННО-НаДатаЛЬСКНД КОМбияат "Патант", r. УНГОРОД, УЛ. Гатаднкаь 1О1

Заказ 2288

ВНИИПИ Государственного

113035

Корректор А. Обручар е ееееееееееее ее е ее еее

Тираж Подписное комитета по изобретениям и открытиям ари ГХБТ СССР

Москва,. Ж"35, Раушская наб., д. 4/5