УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСКОРЕНИЯ И СЖАТИЯ ПЛАЗМЫ

1. Устройство ускорения и сжатия плазмы, причем оно включает в себя следующие элементы:
ускоритель плазмы, содержащий трубчатый внешний электрод и трубчатый внутренний электрод, расположенный внутри внешнего электрода таким образом, что между ними образуется кольцевой канал распространения плазмы для ускорения и сжатия проходящего по нему тора плазмы; при этом ускоритель содержит вход для приема тора плазмы из генератора плазмы, выход для разрядки ускоренного и сжатого тора плазмы и канал распространения плазмы с продольно вытянутым участком, который характеризуется наличием переднего по ходу конца, сообщающегося по текучей среде с входом, а заднего по ходу конца, сообщающегося по текучей среде с выходом; при этом поперечный кольцевой зазор, определяемый как радиальное расстояние между внутренним и внешним электродами, сужается нелинейно в направлении движения тора плазмы вдоль вытянутого участка; и
источник питания, электрически связанный с ускорителем и выполненный с возможностью возбуждения электрического импульса ускорения, который генерирует ток, протекающий в ускорителе и создающий магнитный толкающий поток за тором плазмы, достаточный для проталкивания тора плазмы от переднего по ходу конца через вытянутый участок до заднего по ходу конца вплоть до выхода ускорителя;
при этом указанное устройство выполнено с возможностью обеспечивать индуктивность перед вытянутым участком, достаточную для ускорения и сжатия тора плазмы при его прохождении по всему указанному участку за счет расширения магнитного толкающего потока; при этом выбраны такие размеры канала распространения плазмы, чтобы при выбранной индуктивности в пределах вытянутого участка и выбранной индуктивности перед вытянутым участком величина тока, протекающего по вытянутому участку у заднего по ходу конца, была меньше величины тока у переднего по ходу конца вытянутого участка, а давление тора плазмы у заднего по ходу конца превышало давление тора плазмы у переднего по ходу конца вытянутого участка.
2. Устройство по п. 1, причем вытянутый участок обеспечивает сжатие тора плазмы в радиальном направлении в 1-2 раза.
3. Устройство по п. 1, причем источник питания выполнен с возможностью возбуждения импульса ускорения, который обеспечивает одновременное ускорение и сжатие тора плазмы в канале от входа ускорителя до выхода ускорителя.
4. Устройство по п. 1, причем канал распространения плазмы также включает в себя воронкообразный участок высокой степени сжатия, расположенный между входом и передним по ходу концом вытянутого участка; при этом воронкообразный участок содержит передний по ходу конец, сообщающийся по текучей среде с входом, и задний по ходу конец, сообщающийся по текучей среде с передним по ходу концом вытянутого участка; при этом поперечный кольцевой зазор в пределах воронкообразного участка, определяемый как радиальное расстояние между внутренним и внешним электродами, сужается в направлении движения тора плазмы по воронкообразному участку.
5. Устройство по п. 4, причем воронкообразный участок обеспечивает сжатие в 3-10 раз.
6. Устройство по п. 1, причем вытянутый участок может характеризоваться постоянным соотношением между радиусом внешнего электрода и радиусом внутреннего электрода, а радиус r(z) одного из электродов (внешнего или внутреннего) в продольном положении z вытянутого участка может быть определен следующим образом:
,
0
0
где z обозначает продольное положение вытянутого участка на переднем по ходу конце; с обозначает соотношение между индуктивностью L′ на единицу длины вытянутого участка и индуктивностью L перед вытянутым участком;
0,
а=b+1/r
0
где r обозначает радиус внутреннего или внешнего электрода на переднем по ходу конце; и
,
1
1
где r и z обозначают, соответственно, радиус внутреннего и внешнего электрода и продольное положение вытянутого участка на заднем по ходу конце.
7. Устройство по п. 1, причем радиус r(z) каждого из электродов (внутреннего и внешнего) в продольном положении z вытянутого участка определяется следующим образом:
,
0
0
где z обозначает продольное положение вытянутого участка на переднем по ходу конце; с обозначает соотношение между индуктивностью L′ на единицу длины вытянутого участка и индуктивностью L перед вытянутым участком;
0,
а=b+1/r
0
где r обозначает радиус внутреннего или внешнего электрода на переднем по ходу конце; и
,
1
1
где r и z are обозначают, соответственно, радиус внутреннего и внешнего электрода и продольное положение вытянутого участка на заднем по ходу конце.
8. Устройство по п. 1, причем источник питания выполнен с возможностью генерирования электрических импульсов ускорения, подача которых прекращается после захода тора плазмы в пределы вытянутого участка.
9. Устройство по п. 8, причем источник питания выполнен с возможностью генерирования электрического импульса ускорения с такими значениями интервала, длительности и амплитуды тока, которые обеспечивают постоянный толкающий магнитный поток при прохождении тора плазмы по вытянутому участку.
10. Система, причем она включает в себя следующие элементы:
устройство ускорения и сжатия плазмы по любому из пп. 1-9; и
генератор плазмы, содержащий трубчатый внешний электрод и трубчатый внутренний электрод, расположенный внутри внешнего электрода; при этом такая конфигурация задает между указанными электродами кольцевой плазмообразующий канал;
при этом внешний электрод ускорителя физически соединен с внешним электродом генератора плазмы, а кольцевой плазмообразующий канал смыкается с кольцевым каналом распространения плазмы по одной линии и сообщается с ним по текучей среде.
11. Система по п. 10, причем она также включает в себя область релаксации тора плазмы, заданную внутренней стенкой внешнего электрода и пространством между передним по ходу концом внутреннего электрода ускорителя и задним по ходу концом внутреннего электрода генератора плазмы; при этом область релаксации сообщается по текучей среде с плазмообразующим каналом и каналом распространения плазмы.
12. Система по п. 11, причем область релаксации содержит зону расширения внутрь, образованную у переднего по ходу конца внутреннего электрода ускорителя.
13. Система по п. 11, причем область релаксации содержит зону расширения наружу, образованную у переднего по ходу конца внешнего электрода ускорителя.