×
20.12.2013
216.012.8e1c

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ПЛАЗМЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002502063
Дата охранного документа
20.12.2013
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к физике высокотемпературной плазмы и может найти применение в управляемом термоядерном синтезе. Сущность изобретения заключается в том, что способ измерения электронной температуры термоядерной плазмы, включающий операции, заключающиеся в том, что поток рентгеновских квантов из установки пропускают через средства детектирования, включающие фильтрующие элементы, причем в качестве средств детектирования используют две низковольтные ионизационные камеры (НИК), на входе одной из которых помещают алюминиевый фильтрующий элемент, который выполняют толщиной 10-20 мкм, сигналы с НИК подают на один общий анод, при этом на катоды одной из НИК подают постоянное смещение величиной +15 B, а на другую - переменное напряжение - меандр амплитудой ±15 B и полученные сигналы используют для определения показателей прозрачности фильтра для излучения данного спектрального состава для соотнесения с определяемой температурой термоядерной плазмы. Технический результат - упрощение конструкции и повышение надежности измерения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к физике высокотемпературной плазмы и может найти применение в управляемом термоядерном синтезе, для исследований физики космической плазмы, для исследований рентгеновского излучения от различных источников, при разработке диагностических приборов для управляемого термоядерного синтеза.

Известен способ измерения функции электронной температуры плазмы методом фильтров, описанный в работе Jahoda, F.C., Little, Е.М., Quinn, W.E., Sawyer, G.A., Stratton, T.F. Phys. Rev., v.119, p.843, 1960.

Недостатком известного способа является то, что в нем используются по крайней мере два измерительных канала, имеющих два детектора и два усилительных устройства. В настоящее время для усиления сигнала обычно применяются полупроводниковые усилители. Применение таких усилителей вблизи термоядерного устройства, которое является источником мощного нейтронного и гамма излучения, исключено из-за того, что такое излучение выводит полупроводниковые элементы из строя за очень короткое время. Еще одним недостатком известного способа является то, что измерительная аппаратура обоих каналов должна иметь строго одинаковые характеристики.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ, использованный для измерения электронной температуры плазмы, описан в работе V. Weinzettl, V. Piffl, J. Badalec, Electron Temperature Measurement on the CASTOR Tokamak by the Absorber-foil Method, serwer.ipp.cas.cz/~vwei/work/foil.pdf. В описанном методе для детектирования сигналов применялись или два поверхностно-барьерных диода или два каналтрона, входы в которые закрывались AL или Be фильтрами разной толщины. Возможность использования каналтронов на термоядерных установках весьма проблематична.

Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом способе для регистрации рентгеновского излучения из плазмы применяются два измерительных канала конструктивно размещенных в одном детекторе, состоящем из двух одинаковых Низковольтных Ионизационных Камер (НИК) (Ю.В. Готт, М.М. Степаненко, Низковольтная ионизационная камера для установки ИТЭР, Приборы и техника эксперимента, №2, стр.117, 2009), на входе одной из которых устанавливается Al фильтр толщиной 10 или 20 мкм, отличия, в частности, состоят в том, что аноды обеих камер соединены между собой, что позволяет использовать один усилитель сигнала. Величина сигнала такого детектора достаточна для его транспортировки за биологическую защиту термоядерной установки. Кроме того, малое рабочее напряжение НИК позволяет использовать описанную в упомянутой выше работе систему компенсации наводок.

Техническим результатом предложенного изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности измерения электронной температуры плазмы в термоядерном реакторе за счет использования для регистрации рентгеновского излучения термоядерной установки двух Низковольтных Ионизационных Камер, на входе одной из которых помещается Al фильтр толщиной 10 или 20 мкм и аноды которых соединены между собой.

Указанный технический результат обеспечен предложенной совокупностью существенных признаков.

Способ измерения электронной температуры термоядерной плазмы, включающий операции, заключающиеся в том, что поток рентгеновских квантов из установки пропускают через средства детектирования, включающие фильтрующие элементы,

при этом

в качестве средств детектирования используют две низковольтные ионизационные камеры (НИК), на входе одной из которых помещают алюминиевый фильтрующий элемент, который выполняют толщиной 10-20 мкм, сигналы с НИК подают на один общий анод, при этом на катоды одной из НИК подают постоянное смещение величиной +15 В, а на другую - переменное напряжение - меандр, амплитудой ±15 В и полученные сигналы используют для определения показателей прозрачности фильтра для излучения данного спектрального состава для соотнесения с определяемой температурой термоядерной плазмы,

причем

диапазон измерения электронной температуры термоядерной плазмы регулируют подбором толщины и материала фильтра, при этом для измерения температуры в диапазоне 0.5-5 кэВ используют алюминиевый фильтр толщиной 10-12 мкм., а для измерения температуры в диапазоне 5-20 кэВ используют алюминиевый фильтр толщиной 17-20 мкм.

Для достижения технического результата в способе измерения электронной температуры термоядерной плазмы изготавливается детектор, принципиальная схема которого изображена на Фиг.1. На входе НИК-2 размещается Al фильтр толщиной 10 или 20 мкм. Толщина фильтра зависит от измеряемой температуры и, вообще говоря, подбирается опытным путем.

Внешний вид детектора представлен на Фиг.2.

/Женское кольцо помещено на рисунке в качестве «масштабирующего» элемента./

Каждая из НИК имеет несколько плоских электродов, установленных на расстоянии 3 мм друг от друга. Диаметр детектора - 60 мм и его длина - 65 мм. Аноды обеих НИК соединены между собой.

Вольт-амперная характеристика каждой из НИК приведена на Фиг.3. Как видно из этого рисунка, вольт-амперная характеристика симметрична относительно знака приложенного потенциала, что является принципиальным для описываемого метода. Режим «плато» достигается при потенциале, превышающем 10-15 В.

Предлагаемый метод фильтров основан на том факте, что отношение сигналов с двух детекторов просматривающих плазму вдоль одной и той же хорды в том случае, когда вход в один из детекторов закрыт фильтром, зависит, в основном, от максимальной температуры плазмы на данной хорде. Величина этой температуры может быть определена из сравнения экспериментальных и теоретических данных. Обычно такой метод применяется для определения электронных температур превышающих несколько сот электронвольт.

В данном методе на одну из НИК подается потенциал +15 В, а на другую-меандр ±15 В с импульсами длительностью 10-20 мс.

Если на обеих НИК потенциал одного знака, то анодный ток равен сумме токов с обеих НИК (НИК-1 (I1=I) и НИК-2 (I2=ηI)

где η - коэффициент пропускания фильтра.

Коэффициент пропускания фильтра определяется из соотношений (1) и (2)

Для калибровки прибора было использовано излучение рентгеновской трубки с вольфрамовым анодом. Рабочий потенциал на трубке изменялся от 5 до 50 кВ.

Функция распределения по энергиям в потоке фотонов из трубки, падающих на вход детектора, имеет вид

где U0 - потенциал на трубке, ηВе=exp(µBedBe) - поглощение излучения в бериллиевом окне трубки, µВе линейный коэффициент поглощения в Be, dBe - толщина окна. Если толщина Al фильтра составляет dAl и расстояние между детектором и трубкой составляет dAir, то сигнал с НИК-1 будет пропорционален величине

А сигнал с НИК-2

где feff - эффективность регистрации рентгеновских квантов, µAir è µAl - линейные коэффициенты поглощения в воздухе и Al.

Величины пропускания для dAl=20 µm и dAl=40 µm представлены на Фиг.4. На этом рисунке точки - экспериментальные значения, а кривые рассчитаны для

Функция распределения по энергия рентгеновского излучения плазмы, попадающего на вход детектора имеет вид

Обычно, рентгеновское излучение плазмы попадает на детектор через Be окно толщиной d и расстояние между окном и детектором составляет dA. В этом случае, сигнал с НИК-2 после Al будет пропорционален величине

Используя приведенные соотношения можно определить зависимость температуры плазмы от линейного коэффициента поглощения. Это соотношение изображено на Фиг.5. Из этого рисунка видно, что если температура плазмы составляет 1.5 кэВ, то через Al фильтр толщиной 10 мкм проходит 36% излучения, а через 20 мкм - 19%. Расстояние от выхода из установки до детектора 10 см.

Так как, энергетический спектр фотонов из трубки и плазмы различаются, то при измерениях на плазменной установке нужно измерить значение feff in situ. Для этого нужно провести измерения в одном и том же режиме работы установки с фильтрами различной толщины и определить эту величину.


СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ПЛАЗМЫ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ПЛАЗМЫ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ПЛАЗМЫ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ПЛАЗМЫ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ПЛАЗМЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 259.
10.01.2013
№216.012.1845

Способ осаждения мономолекулярных пленок фторфуллерена cf на подложку, устройство ввода подложки в вакуум и устройство для испарения фторфуллерена cf

Изобретение может быть использовано в нелинейной оптике и пироэлектрических устройствах. Перед осаждением пленки подготавливают подложку, отделяя от высокоориентированного пирографита тонкий слой с помощью двусторонней липкой ленты. Порошок CF загружают в испарительную ячейку, помещают в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471705
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.02.2013
№216.012.2632

Способ получения нанопорошков из различных электропроводящих материалов

Изобретение может быть использовано в химической, радиоэлектронной отраслях промышленности и энергетике. Из выбранного материала изготавливаются электропроводящие электроды. На электроды подают высоковольтное импульсное напряжение для генерации сильноточного разряда, происходит нагрев и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475298
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.283c

Способ постоянного поэлементного дублирования в дискретных электронных системах (варианты)

Изобретения относятся к области вычислительной техники и электроники и более точно к способам поэлементного дублирования в дискретных электронных системах, в том числе в наноэлектронных системах, подвергающихся воздействию радиации и в первую очередь потока высокоэнергетических частиц....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475820
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.286d

Ядерный реактор с водой под давлением с активной зоной на основе микротвэлов и способ осуществления его работы

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано в реакторах типа ВВЭР с активной зоной на основе микротвэлов, включающих тепловыделяющие сборки с поперечным течением теплоносителя. Для этого предложен ядерный реактор с водой под давлением с активной зоной на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475869
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.289d

Система автоматической компенсации реактивной мощности и отклонения напряжения с широтно-импульсной модуляцией на высокой стороне трансформаторной подстанции

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении качества напряжения и улучшении энергетических и массогабаритных показателей подстанций. Устройство содержит вольтодобавочный трансформатор, который включен на высокой стороне подстанции и управляется от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475917
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.03.2013
№216.012.2eec

Многоэлементный термоэмиссионный электрогенерирующий канал

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при создании энергетических установок прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Технический результат - повышение эффективности многоэлементных термоэмиссионных электрогенерирующих каналов. Для этого эмиттеры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477543
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.2f8a

Способ получения в графите графеновых ячеек с добавкой радиоактивных изотопов

Изобретение относится к области неорганического материаловедения, к способам получения материалов - бета-излучателей на основе ориентированного пиролитического графита. Процесс интеркаляции добавки трития в ориентированный графит с сечением захвата тепловых нейтронов около (4,5-6,0)10 барн...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477705
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.304b

Ядерная паропроизводительная установка

Изобретение относится к высокотемпературной ядерной энергетике и может быть использовано для реновации блоков с органическим топливом. Ядерная паропроизводительная установка включает высокотемпературный реактор, снабженный парогенератором и промперегревателем. Для обеспечения паром необходимых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477898
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.304f

Способ формирования проводников в наноструктурах

Изобретение относится к технологии создания сложных проводящих структур и может быть использовано в нанотехнологии. Сущность изобретения: способ формирования проводников в наноструктурах включает нанесение на подложку исходного диэлектрического вещества, в молекулы которого входят атомы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477902
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.32e2

Способ извлечения гелия из природного газа

Изобретение относится к химической, нефтехимической, газовой промышленности и может быть использовано при извлечении или концентрировании гелия из природного газа. Способ извлечения гелия из природного газа включает получение гелиевого концентрата с последующей его низкотемпературной или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478569
Дата охранного документа: 10.04.2013
Показаны записи 1-10 из 150.
10.01.2013
№216.012.1845

Способ осаждения мономолекулярных пленок фторфуллерена cf на подложку, устройство ввода подложки в вакуум и устройство для испарения фторфуллерена cf

Изобретение может быть использовано в нелинейной оптике и пироэлектрических устройствах. Перед осаждением пленки подготавливают подложку, отделяя от высокоориентированного пирографита тонкий слой с помощью двусторонней липкой ленты. Порошок CF загружают в испарительную ячейку, помещают в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471705
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.02.2013
№216.012.2632

Способ получения нанопорошков из различных электропроводящих материалов

Изобретение может быть использовано в химической, радиоэлектронной отраслях промышленности и энергетике. Из выбранного материала изготавливаются электропроводящие электроды. На электроды подают высоковольтное импульсное напряжение для генерации сильноточного разряда, происходит нагрев и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475298
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.283c

Способ постоянного поэлементного дублирования в дискретных электронных системах (варианты)

Изобретения относятся к области вычислительной техники и электроники и более точно к способам поэлементного дублирования в дискретных электронных системах, в том числе в наноэлектронных системах, подвергающихся воздействию радиации и в первую очередь потока высокоэнергетических частиц....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475820
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.286d

Ядерный реактор с водой под давлением с активной зоной на основе микротвэлов и способ осуществления его работы

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано в реакторах типа ВВЭР с активной зоной на основе микротвэлов, включающих тепловыделяющие сборки с поперечным течением теплоносителя. Для этого предложен ядерный реактор с водой под давлением с активной зоной на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475869
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.289d

Система автоматической компенсации реактивной мощности и отклонения напряжения с широтно-импульсной модуляцией на высокой стороне трансформаторной подстанции

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении качества напряжения и улучшении энергетических и массогабаритных показателей подстанций. Устройство содержит вольтодобавочный трансформатор, который включен на высокой стороне подстанции и управляется от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475917
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.03.2013
№216.012.2eec

Многоэлементный термоэмиссионный электрогенерирующий канал

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при создании энергетических установок прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Технический результат - повышение эффективности многоэлементных термоэмиссионных электрогенерирующих каналов. Для этого эмиттеры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477543
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.2f8a

Способ получения в графите графеновых ячеек с добавкой радиоактивных изотопов

Изобретение относится к области неорганического материаловедения, к способам получения материалов - бета-излучателей на основе ориентированного пиролитического графита. Процесс интеркаляции добавки трития в ориентированный графит с сечением захвата тепловых нейтронов около (4,5-6,0)10 барн...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477705
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.304b

Ядерная паропроизводительная установка

Изобретение относится к высокотемпературной ядерной энергетике и может быть использовано для реновации блоков с органическим топливом. Ядерная паропроизводительная установка включает высокотемпературный реактор, снабженный парогенератором и промперегревателем. Для обеспечения паром необходимых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477898
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.304f

Способ формирования проводников в наноструктурах

Изобретение относится к технологии создания сложных проводящих структур и может быть использовано в нанотехнологии. Сущность изобретения: способ формирования проводников в наноструктурах включает нанесение на подложку исходного диэлектрического вещества, в молекулы которого входят атомы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477902
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.32e2

Способ извлечения гелия из природного газа

Изобретение относится к химической, нефтехимической, газовой промышленности и может быть использовано при извлечении или концентрировании гелия из природного газа. Способ извлечения гелия из природного газа включает получение гелиевого концентрата с последующей его низкотемпературной или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478569
Дата охранного документа: 10.04.2013
+ добавить свой РИД