авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ СИЛЬНОТОЧНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН ...»

-- [ Страница 4 ] --

Экспериментально включение нагрузки до прерывателя апробировано на ГИТ– [192]. Один из вариантов показан на рис. 5.2. Межэлектродный зазор прерывателя в коаксиале 200/120 мм заполнялся плазмой, создаваемой 32 пушками. Плазма инжек тировалась встречно направлению подвода энергии. Катод прерывателя соединен с центральным электродом вакуумного коаксиала ГИТ–4 ( = 160 мм). Изоли рующий нагрузку разрядник установлен в конце передающего тракта (в качестве разрядника использовался конический отрезок полиэтилена с диаметром осно вания 100 мм и высотой 130 мм). Цен тральный проводник нагрузки вставлен в глухое отверстие вдоль оси конуса на глубину 100 мм. В стадии проводимости изолятор выдерживает падение напря жения до 100 кВ. При обрыве тока под действием возникающего напряжения происходит разряд по поверхности ди Рис. 5.2. Эксперимент с разрядником в конце тракта нагрузки.

электрика и коммутация тока в нагрузку (диэлектрик выдерживал без замены 10 выстрелов). Нагрузкой служили однородные коаксиалы 140/40 либо 140/100 мм длиной 600 мм и индуктивностью 190 и нГн соответственно. Вакуумная часть накопителя до места подключения нагрузки 130 нГн, до инжектора 200 нГн.

Более практичен второй вариант подключения через разрядник, установленный в начале тракта нагрузки внутри центрального электрода накопителя (рис. 5.3). Он со стоит из двух полиэтиленовых изоляторов (диаметром 120 мм и высотой 80 мм) с за Рис. 5.3. Эксперимент с разрядником в начале тракта нагрузки.

жатым между ними электродом, соединенным с центральным проводником тракта нагрузки. После срабатывания разрядника ток выводится в нагрузку 110 нГн, обра зованную сочленением двух коаксиалов. Ток в нагрузке измеряется датчиком I l. Не посредственно за прерывателем установлен коаксиал с индуктивностью 1.2 мкГн.

Он служит для ввода через проходной изолятор вспомогательного импульса тока с целью обезгаживания электродов прерывателя, межэлектродный зазор которого предварительно закорачивался плазмой пушек. Эта процедура в какой-то мере спо собствует повторяемости результатов от выстрела к выстрелу. Отводимый в линию ток после открывания контролируется датчиком I add.

Эквивалентная электрическая схема показана на рис. 5.4. Из осциллограмм тока I g (t ) и напряжения U r (t ) = U pr (t )( R1 + R2 ) / R2 рассчитывается вакуумная индуктив tc ность накопителя [ Lgv + Ls (tc )] = I (tc ) U r (t )dt. В стадии открывания напряжение на g нагрузке U l (t ) = U r (t ) Lgv I g (t ), на прерывателе U s (t ) = U l (t ) Ls (tc )[ I g (t ) I l (t )] ;

ток в прерывателе I s (t ) = I g (t ) I l (t ) I add (t ).

По сигналам I l, I add определяются на пряжение на нагрузке и токи в нагрузке и индуктивности Ladd. Сравнение измерен ного тока с расчетным I l (t ) t Рис. 5.4. Электрическая схема.

U (t )dt I c (t ) = L выявляет влияние пе l l tc реходной характеристики разрядника на вывод энергии. Последствия отвода тока в нагрузку на импеданс прерывателя Z s (t ) = U s (t ) / I s (t ) оцениваются из сопоставления с режимом работы с разомкнутым катодом. Для сравнения рассчитывается также со Reg (t ) = U s (t ) / I eg (t ), где I eg (t ) = I s (t ) I ef (t ), противление эрозионного зазора t U (t)dt. Амплитуда I ef (t ) = L I ef (t ) совпадает с минимумом тока в прерывателе x s tc Lx = [1 I l (t ) / I g (t )]1[ L + Ls (tc ) I l (t ) / I g (t )], для индуктивности где L = Ll I l (t ) / I g (t ) + Ls (tc ){[ I g (tc ) / I g (t )] 1} – приращение кривой L(t ) после откры вания. Соотношения для Lx, L получаются непосредственным интегрированием уравнений контура рис. учета большой индуктивности Ladd ):

5.4 (без U r (t ) = Lgv I g (t ) + Ll I l (t ) ;

Ll I l (t ) = Ls (tc )[ I g (t ) I l (t )] + U s (t ).

Для первой конструкции (рис. 5.2) результаты экспериментов показаны на рис. 5.5. Ток в прерывателе нарастает до 1.4 МА ( U ch = 40 кВ, td 10 µ s ). Для обеих нагрузок измеренный ток I l (t ) практически совпадает с расчетным I c (t ). Это означает, что коммутационная характеристика разрядника не оказывает существенного влияния на вывод тока из накопителя. Уменьшение нагрузки со 190 до 110 нГн дает соответствующее Рис. 5.5. Выстрелы для схемы рис. 5.2.

Ll 110 (а), 190 (b) нГн. повышение скорости переключения тока.

Однако амплитуда тока в нагрузке возрастает только на 300 кА.

Для второй конструкции (рис. 5.3) результат эксперимента иллюстрирует рис. 5.6. Ток прерывателя нарастает до µ s ).

( U ch = 50 td 1.9 кВ, MA Рис. 5.6. Выстрел для схемы рис. 5.3.

Переходной процесс в разряднике не Ll 110 нГн.

оказывает заметного влияния на вывод энергии. Амплитуда скорости нарастания тока в нагрузке 8 кА/нс. Наличие Ls по нижает напряжение на нагрузке до 0.9 МВ, тогда как на прерывателе оно 1.6 МВ.

Мощность импульса в нагрузке 0.35 ТВт, выведенная энергия 80 кДж.

5.1.2. Обсуждение результатов.

Для любой нагрузки переключенный ток I l (t ) не выходит на уровень тока в на копителе I g (t ) (рис. 5.5, 5.6). В лучшем случае I l (t ) нарастает до 1.2 МА. Разность между I g (t ) и I l (t ) обусловлена повторным замыканием прерывателя. Варьирование величины Ll и тем самым скорости вывода тока должно, казалось бы, отражаться на импедансе прерывателя. Это выявляется сравнением результатов эксперимента с расчетом по методике п. 1.4.4 [193].

Для первой конструкции (рис. 5.2) динамика импеданса в зависимости от на грузки показана на рис. 5.7. В приведенных выстрелах ток обрыва одинаков (во всех выстрелах td 8 µ s ). Независимо от нагрузки амплитуда напряжения 2 МВ, пиковое сопротивление 2 Ом. Однако подключение нагрузки сокращает длительность U s (t ) на полувысоте с texp 70 нс при ра зомкнутом катоде до texp 30 нс для на грузок 190(110) нГн. Это сокращение коррелирует с расчетными кривыми U cal (t ) = I 0 Rs t exp{ Rs t 2 / 2[ Lt Lx / ( Lt + Lx )]} (для рис. 5.7а R 60 мОм/нс, L s x нГн;





для рис. 5.7b, 5.7с Lx 280 нГн и Lx 260 нГн соответственно, Rs мОм/нс). При уменьшении Ll длитель ность U cal (t ) на полувысоте t несколь ко сокращается, однако отношение t / texp 1.6 от величины Ll не зависит.

Такого рода подобие кривых U cal (t ) и U s (t ) означает, что сокращение длитель ности U s (t ) обусловлено исключительно Рис. 5.7. Выстрелы с разомкнутым катодом (а), с нагрузкой 190 (b), снижением Ll.

110 (c) нГн.

Вместе с тем при подключении на грузки спад Z s (t ) происходит заметно быстрее, чем с разомкнутым катодом. Помимо этого, сопротивление зазора Reg (t ) при разомкнутом катоде квазипостоянно, тогда как при наличии нагрузки кривая Reg (t ) повторяет Z s (t ). Это могло бы указывать на ослабление эрозии плазмы при выводе тока из зазора. Однако снижение тока в пре рывателе I s (t ) и в зазоре I eg (t ) слабо зависит от Ll (рис. 5.7). В течение 100 нс по сле прерывания I s (t ) снижается не более чем на 100 кА при уменьшении Ll со до 110 нГн. Причиной резкого спада Reg (t ), а вместе с ним и U s (t ), является, веро ятно, сокращение зазора из-за расширения катодной плазмы после диссипации энер гии ионного пучка (п. 4.6). При этом сопутствующее отводу тока понижение давления магнитного поля облегчает условия для расширения плазмы в зазор. Влиянием поля объясняется и отличие динамики кривых Reg (t ) в прерывателе с разомкнутым като дом и при подключении нагрузки.

Вывод о влиянии диссипации на динамику сопротивления подтверждает эксперимент при том же токе срыва (рис.

5.8) с конструкцией рис. 5.3 (U ch = 50 кВ, td 3 µ s ). Понижение U s (t ) уменьшает мощность ионного пучка Рис. 5.8. Выстрел с нагрузкой 110 нГн.

Pi (lI )1/ 2 rc2 I c3/ более чем вдвое по сравнению с выстрелами рис. 5.7. В результате кривая U cal (t ), рассчитанная для Rs 40 мОм/нс и Lx 260 нГн, значительно лучше коррелирует с U s (t ). Ослабление диссипации проявляется также в отсутствии резкого провала в кривых Reg (t ), Z s (t ).

Таким образом, при экспериментальной апробации включения нагрузки до пре рывателя установлено, что отвод тока в нагрузку не менее 100 нГн не оказывает зна чительного влияния на величину пика сопротивления прерывателя 12 Ом. Такое включение нагрузки, облегчающее проблему согласования из-за наличия потоков плазмы из прерывателя, вполне конкурентоспособно по сравнению с традиционным.

5.2. Параллельное включение прерывателей.

Для обострения импульса применяется, как правило, «монолитный» прерыва тель, в стадии проводимости которого протекает весь разрядный ток. Наращивание энергетики накопителя требует повышения массы инжектируемой плазмы. При этом ухудшается открывание и затрудняется вывод энергии в нагрузку. Избежать необхо димости разработки обострителя импульса энергоемкого первичного накопителя можно секционированием прерывателя на параллельные модули. При этом ток в каж дом отдельном модуле составляет лишь часть разрядного тока. В качестве модулей используются конструкции с приемлемым сопротивлением при прерывании тока.

Практическая реализация принципа секционирования, помимо необходимости сложной, в отдельных случаях, конструктивной проработки распараллеливания тока, требует также экспериментальной проверки степени синхронизации срабатывания отдельных модулей. В экспериментах с током 100 кА получено, что перераспреде ление заряда между отдельными модулями порядка 1 % оказывается достаточным для синхронного открывания [194]. Распараллеливание импульсов тока с амплитудой до 2.5 МА выполнено на ГИТ–4 [37].

Рис. 5.9 иллюстрирует параллельное включение четырех идентичных моду лей, установленных под прямым углом.

При использовании только двух модулей они располагались диаметрально проти воположно друг к другу. Анод в каждом модуле выполнен из 8 радиальных ребер.

Конусные катоды соединены с централь ным электродом коаксиала накопителя.

В каждом модуле используется инжектор Рис. 5.9. Прерыватель из 4 модулей.

из 16 пушек. Плазма разлетается в по путном подводу энергии направлении.

Открывание происходит при выходе то кового канала на торец катода, удален ный от инжектора на 230 мм.

Увеличение количества модулей N сопровождается пропорциональным рос том протекающего в стадии проводимо сти заряда до 1.5 Кл (рис. 5.10). Этот результат согласуется со скейлингом (2.9), согласно которому заряд не зависит Рис. 5.10. Данные Q (td ).

от скорости нарастания тока. Он же оз начает, что распараллеливание тока в прерывателе не эквивалентно протеканию тока в обыкновенных параллельно соединенных резисторах. Действительно, при парал лельном соединении ток в каждом из резисторов N 1. При этом протекающий в ре зисторной сборке заряд от N не зависит. Ток в прерывателе, напротив, зависит от I, которая для отдельно взятого модуля N 1. Следовательно, ток проводимости в каж дом модуле N 1/2, время проводимости N 1/ 2. В результате ток прерывателя в целом увеличивается N 1/ 2, а протекающий заряд N. Эксперимент подтверждает этот вы вод. Если в отдельном модуле ток нарастает до 1.1 МА, то при N = 4 он повышается только до 2.3 МА. Следовательно, в каждом модуле ток нарастает до 0.6 МА, что вдвое меньше величины для одномодульного прерывателя.

Повышение протекающего заряда снижает сопротивление прерывателя при открывании (рис. 5.11). При увеличении N с одного до четырех пиковое сопро тивление снизилось с 3 до 0.7 Ом. Это означает, что сопротивление каждого от дельного модуля практически такое же, как сопротивление одномодульного пре рывателя. Этот результат, демонстри рующий обратно пропорциональную за Рис. 5.11. Данные Rs (Q ).

висимость Rs ( N ), казалось бы, очевиден, поскольку Q N. Однако из вышеприведенной аргументации ясно, что именно ли нейная зависимость Q ( N ) отнюдь не очевидна: она возникает оттого, что величина Q не зависит от I. Эти эксперименты устанавливают, таким образом, обратно про порциональную зависимость сопротивления прерывателя от протекающего в стадии проводимости заряда.

Поскольку при увеличении N сопротивление N 1, а ток проводимости возрас тает только N 1/ 2, то напряжение на прерывателе N 1/2. В экспериментах увеличе ние N с двух до четырех снизило пик напряжения с 2.7 до 1.6 МВ. В итоге рассеи ваемая в прерывателе мощность не зависит от секционирования.

5.3. Прерыватель в линейном трансформаторе.

5.3.1. Обострение мощности импульса.

В настоящее время интенсивно развивается технология создания сильноточных генераторов на основе линейного импульсного трансформатора, называемого в анг лоязычной литературе LTD (Linear Transformer Driver). Трансформатор представляет собой сборку из последовательно соединенных ступе ней. Выходное напряжение генератора пропорциональ но произведению зарядного напряжения ступеней на их количество. Принципиальная схема ступени показана на рис. 5.12. Накопительный конденсатор C, разрядник Sw и ферромагнитный сердечник F встроены в корпус ступени. Нагрузка Z включена между электродами ва куумного коаксиала. Объемы вторичного и первичного Рис. 5.12. Ступень LTD. витков разделены изолятором.

В [195] разработана ступень, в вакуумном коаксиале которой за 1 µ s ток на растает до 1 МА. Индуктивность коаксиала 20 нГн. Последовательное соединение ступеней наращивает энергетику генератора. Для обострения мощности импульса применялся плазменный прерыватель (рис. 5.13).

Генератор состоит из трех ступеней.

Первичным накопителем в каждой ступени служат два низкоиндуктивных конденсатора HAEFELY ( С = 5.65 мкФ, U ch = 75 кВ). Они включаются в контур LTD многоканальными многозазорными разрядниками. Вторичный виток трансформатора образован вакуумным коаксиалом 200/160 мм, отделенным от объема ступени полиэтиленовым изолятором. Внутренний электрод линии соединен с катодом прерывателя Рис. 5.13. LTD с прерывателем тока. диаметром 120(160) мм. Анод нагрузки выполнен в виде набора радиальных ребер. Индуктивность нагрузки 60 нГн. Плазма создается 32 пушками. На расстоянии 250 мм от инжектора установлена ограничи тельная диафрагма, защищающая изоляторы LTD от прямого попадания плазмы и из лучения. Ток генератора измеряется индуктивными петлями, установленными в рас сечку внешнего проводника вакуумного коаксиала между ступенями LTD;

ток в на грузке измеряется датчиком I l.

Вывод энергии в нагрузку иллю стрирует рис. 5.14. Ток в прерывателе за 0.8 µ s нарастает до 0.7 МА. После от крывания прерывателя скорость роста тока в нагрузке достигает 10 кА/нс, что Рис. 5.14. Выстрел LTD. соответствует напряжению на прерыва теле 600 кВ. В результате через 150 нс после открывания ток в нагрузке 0.5 МА и далее продолжает нарастать вместе с током генератора.

5.3.2. Последовательное включение прерывателей.

Критический фактор для быстрого вывода энергии – сопротивление прерывате ля после открывания, которое при обрыве 1 МА не превышает 23 Ом. Этого не достаточно для приемлемого переключения в нагрузку со сравнимой с накопителем индуктивностью. Если в качестве накопителя применяется LTD, то мощность им пульса в нагрузке можно увеличить последовательным включением прерывателей в контур трансформатора [196]. Принципиальная схема такого подхода иллюстрирует ся рис. 5.15. В каждом прерывателе протекает разрядный ток нескольких последова тельно соединенных ступеней. Суммирование напряжений открытых прерывателей повышает выходное напряжение генератора.

Рис. 5.15. Последовательное включение прерывателей.

Проект установки показан на рис. 5.16. Генератор состоит из трех секций, в каж дой из которых последовательно соединены пять ступеней (общая длина секции см). Прерыватели включены в рассечку внешнего электрода коаксиала. Вакуумный объем каждой секции образован коаксиалом 200/160 мм. Коаксиал 155/130 мм обра зуют дополнительную индуктивность La токоподвода к нагрузке. Для практической реализации схемы необходимо изолирование нагрузки в стадии проводимости преры вателей. Это осуществляется с помощью разрядника, коммутационная характеристи ка которого не должна оказывать значительного влияния на эффективность вывода энергии (п. 5.1). Изолирующий разрядник Sw включен в разрыв центрального элек трода нагрузки.

Рис. 5.16. Проект LTD с последовательным включением прерывателей.

На рис. 5.17 показана эквивалентная электрическая схема для расчета генерато ра. Здесь Cc 1.6 мкФ, Lc 230 нГн, Rc 170 мОм представляют собой емкость, ин дуктивность и внутреннее сопротивление секций. Величина индуктивности Ls нГн оценена из эксперимента. Индук тивность La 90 нГн моделируется от резками линий с электрической длиной 8 нс и волновым сопротивлением 11 Ом. В значениях Lc, La, учтено вносимое прерывателями удлинение ге Рис. 5.17. Эквивалентная схема.

нератора на 20 см в каждой секции. Вы вод энергии осуществляется через разрядник Sw с идеальной коммутационной харак теристикой. Индуктивность Ll 530 нГн выбрана из расчета переключения половины тока накопителя. В качестве сопротивления прерывателя использовалась аппрокси мация экспериментальной кривой Z s (t ). Прерыватель, конструкция которого предпо лагалась для использования в проекте рис. 5.16, испытывался на ГИТ–4 в условиях, близких к реализуемым в разрядном контуре LTD (рис. 5.14): ток в прерывателе за 700 нс нарастает до 800 кА (рис. 5.18). При прерывании тока напряжение достигает 2 МВ.

Импеданс Z s (t ) за 30 нс нарастает до 2.5 Ом, затем спадает до нуля в течение Рис. 5.18. Выстрел ГИТ–4.

330 нс.

Расчетные кривые тока в секциях трансформатора IC (t ), прерывателях I s (t ) и нагрузке I l (t ) показаны на рис. 5.19. Амплитудная модуляция тока в элементах кон тура обусловлена наличием передающих линий, имитирующих токоподвод к нагруз ке. В расчете полагалось, что открывание прерывателей и коммутация разрядника происходят одновременно через 0.8 µ s после начала протекания тока. К этому моменту ток I s (t ) нарастает до 760 кА.

После открывания остаточный ток в прерывателях 100 кА, ток в нагрузке 400 кА.

Для пикового напряжения прерывателей 1.5 МВ напряжение на нагрузке U l 2.6 МВ заметно меньше Рис. 5.19. Результаты расчета. суммарного выходного напряжения секций. Это связано с наличием в разрядном контуре индуктивностей Ls, La. При ну левой Ls оценка U l = 3U s Ll /( Ll + 2 La ) получается заменой отрезков передающих линий сосредоточенными индуктивностями. Для параметров схемы U l = 2.25U s, что на 30% больше расчетного значения. Это отличие обусловлено влиянием Ls на сум мирование напряжений. При снижении Ls до 5030 нГн напряжение на нагрузке по вышается до 33.5 МВ. Мощность импульса в нагрузке 0.43 ТВт почти втрое боль ше достигаемой с одним прерывателем на выходе LTD (0.16 ТВт).

Результаты рис. 5.19 иллюстрируют работу генератора при одновременном сра батывании прерывателей. Несинхронное открывание перераспределяет ток между от дельными контурами и уменьшает U l. Так, например, при запаздывании открывания дальнего от нагрузки прерывателя на 40 нс ток в первичном контуре IC (t ) возрастает до 800 кА;

ток в прерывателе I s (t ), напротив, снижается до 690 кА. Напряжение на нагрузке 1.8 МВ. Если разброс срабатывания прерывателей менее 20 нс, то сниже ние U l не превышает 10%.

5.4. Оптимизация перехода прерыватель – лайнер.

Основное назначение ГИТ–4, ГИТ–12 – получение мегаамперных импульсов в излучающей нагрузке, в качестве которой используется Z–пинч, образующийся при электродинамическом сжатии многопроволочных или газовых лайнеров. В такой на грузке энергия накопителя конвертируется в сверхмощные импульсы 1.52 кэВ рентгена [197, 198].

Эффективность вывода энергии ограничивается повторным замыканием преры вателя, которое во многом зависит от конструктивного исполнения переходной к на грузке области. Оптимизация конструкции позволяет до некоторой степени ослабить негативное влияние выносимой из прерывателя плазмы на отсечку нагрузки. На рис. 5.20 показана исходная конфигурация с многопроволочным лайнером, установленным в разрыв Рис. 5.20. Исходная конфигурация.

центрального проводника коаксиала нагрузки. В такой геометрии повышение тока в прерывателе за счет увеличения мас сы инжектированной плазмы не дает соответствующего приращения тока в лайнере (рис. 4.1). Это стимулировало серию трудоемких экспериментов по оптимизации пе реходной области, в которых преследовалась цель затягивания длительности высоко вольтного состояния прерывателя до 100 нс. При этом изменение индуктивности на грузки допускалось таким, чтобы обеспечить переключение возможно большего тока.

Скорость развития повторного замыкания зависит от минимального межэлек тродного зазора в переходной области min и степени прозрачности анода в пере дающем тракте. Влияние min на сопротивление прерывателя Rs и длительность на пряжения на полувысоте t отражают данные таблицы 5.1. Они получены для рабо ты прерывателя как с низкоиндуктивной нагрузкой, так и с разомкнутым катодом.

Таблица 5.1. Сравнение режимов работы прерывателя.

min, мм 21 39 С индуктивной нагрузкой Ll, нГн 10 17 Rs, Ом 0.1 0.3 0. t, нс 90 65 С разомкнутым катодом Rs, Ом 0.1 0.25 0. t, нс 100 210 Из данных таблицы 5.1 следует, что повышение Rs прекращается при увеличе нии min до 39 мм. Длительность t слабо зависит от величины Ll, что естественно, поскольку t ( Ll / Rs )1/ 2 (п. 1.4), а увеличение Ll вдвое сопровождается примерно таким же ростом Rs. При разомкнутом катоде t возрастает непропорционально уве личению Rs. Это объясняется преждевременным повторным замыканием при сокра щении min. В дальнейших экспериментах использовалась конфигурация с min = мм, для которой t достигает 400 нс.

Влияние анода тракта нагрузки отражено в данных таблицы 5.2. Для сплошного анода Rs не зависит от td, однако увеличение td заметно сокращает t. «Прозрач ный» анод дает некоторое повышение Rs вместе с сокращением t только при td Таблица 5.2. Влияние анода нагрузки.

Тип анода Сплошной «Прозрачный»

td, µ s 4 7 9 4 7 Rs, Ом 0.2 0.3 0.2 0.4 0.3 0. t, нс 400 180 150 230 180 µ s. При td 9 µ s величина Rs индифферентна к типу анода, однако t для «про зрачного» анода несколько больше, чем для сплошного.

Оптимизированная конфигурация вывода энергии в лайнер представлена на рис. Катодную полусферу 5.21.

прерывателя с проволочным лайнером соединяет конический переход. Анод Рис. 5.21. Оптимизированная нагрузки выполнен из 8 радиальных конфигурация.

ребер. Четыре равномерно разнесенных по азимуту окна обеспечивают вывод рентгена. Индуктивность нагрузки 30 нГн.

После оптимизации ток в нагрузке возрос на 0.5 МА (с 1.4 до 1.9 МА для конфигураций на рис. 5.20 и 5.21 соответственно) при токе проводимости прерывате ля 2.5 МА. Это произошло благодаря полуторократному увеличению пика Rs с 0. до 0.6 Ом.

ВЫВОДЫ Продемонстрированы возможности позитивного использования прерывателей для создания мощных генераторов с индуктивным накоплением энергии: во вклю ченную до прерывателя нагрузку 100 нГн выведен импульс тока 1 МА с мощно стью 0.35 ТВт;

реализовано распараллеливание тока 2.5 МА по идентичным моду лям прерывателя;

апробировано применение прерывателя для десятикратного обост рения импульса тока линейного трансформатора. Предложен и проанализирован спо соб повышения мощности импульса путем последовательного включения прерывате лей в разрядный контур линейного трансформатора.

Продемонстрирована реализуемость в некоторых пределах экспериментальной оптимизации переходной между прерывателем и нагрузкой области для повышения эффективности вывода энергии в излучающую нагрузку. В результате оптимизации переключенный ток возрос до 2 МА при токе проводимости 2.5 МА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные результаты диссертации сводятся к следующему [199].

1. Экспериментально определены закономерности протекания и обрыва тока в микросекундных мегаамперных плазменных прерывателях с протекающим зарядом до 4 Кл, а также особенности стадий проводимости и открывания прерывателей в зависимости от направления инжекции плазмы с концентрацией 1015 см-3.

2. Теоретический анализ динамики плазмы и магнитного поля в стадии прово димости прерывателей приводит к решению, отражающему трансформацию давления магнитного поля в ускорение потока плазмы. Эволюция поля в ускоряемом потоке сводится к диффузии с эффективным коэффициентом электропроводности, пропор циональным среднему гармоническому от спитцеровского и коэффициента, завися щего от величины поля в канале. Это обусловлено замагничиванием электронов по мере нарастания поля. Замагничивание приводит к аксиальному разделению зарядов и созданию ускоряющего плазму электрического поляризационного поля. В течение первых 100 нс импульса тока проводимость канала нарастает из-за нагрева плазмы, после разгона магнитного поршня проводимость подавляется.

3. Выполнен теоретический анализ возможностей эрозионного прерывания тока.

Обоснован линейный от тока проводимости скейлинг пика напряжения, возникающе го при прерывании тока в редкой плазме (1013 см-3) наносекундного прерывателя.

Рассмотрена феноменология формирования эрозионного зазора в плотной плазме (1015 см-3) микросекундного прерывателя и получен скейлинг напряжения, обнару живающий обратно пропорциональную зависимость от тока проводимости, что ука зывает на противоречивость задач увеличения времени проводимости и получения высокого сопротивления при прерывании тока. Это является закономерным следстви ем необходимости повышения плотности плазмы для обеспечения протекания тре буемого тока. Если в наносекундных прерывателях эрозия редкой плазмы начинается практически с самого начала импульса, то уменьшение на порядок скорости нараста ния тока в микросекундных прерывателях и повышение плотности плазмы исключает эрозию в течение всей стадии проводимости, сводя динамику плазмы к сгребанию. В результате условия для начала эрозии могут реализоваться только после сжатия токо вого канала до размера, не обеспечивающего протекание тока в биполярном режиме.

4. Выявлены причины ограничения эффективности вывода энергии в нагрузку. В результате недостаточно высокого сопротивления прерывателя при обрыве тока ре жим обострения мощности вырождается в сдвиговую трансформацию импульса тока во времени с уменьшением амплитуды. Вывод энергии сопровождается значитель ными потерями в электронном токе, выносимом из магнитоизолированного эрозион ного зазора и протекающем в переходной к нагрузке области разреженной плазмы.

Диссипация энергии формируемых при открывании высокоэнергетичных потоков электронов и ионов приводит к повторному замыканию прерывателя. Неизбежность диссипации закономерна и делает бесперспективной технологию создания энергоем ких установок с прерывателем, в котором протекает весь разрядный ток генератора.

5. Продемонстрированы возможности позитивного применения прерывателей для создания мощных генераторов с индуктивным накоплением энергии: во вклю ченную до прерывателя нагрузку 100 нГн выведен импульс тока 1 МА с мощно стью 0.35 ТВт;

реализовано распараллеливание тока 2.5 МА по идентичным моду лям прерывателя;

апробировано использование прерывателя для десятикратного обо стрения импульса тока линейного трансформатора.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Ware K.D., Filios P.G., Gullickson R.L. et al. / Inductive energy technology for pulsed intence X–ray sources // IEEE Trans. Plasma Sci., 1997, v. 25(2), p. 160–168.

2. Ware K.D., Gullikson R.L., MaPierre J. et al. / Development of affordable technologies for large X–ray simulators // IEEE Trans. Plasma Sci., 2000, v. 28(5), p. 1397–1404.

3. Cooperstein G., Ottinger P. / Fast opening vacuum switches for high–power inductive energy storage // IEEE Trans. Plasma Sci., 1987, v. 15(6), p. 629–634.

4. Commisso R.J., Cooperstein G., Meger R.A. et al. / The plasma erosion opening switch – In book: «Opening switches». Edited by A. Guenther, M. Kristiansen, T. Martin. New York – London, Plenum Press, 1987, p. 149–175.

5. Суладзе К.В., Цхакая Б.А., Плютто А.А. / Особенности формирования интенсив ных пучков электронов в ограниченной плазме // Письма в ЖЭТФ, 1969, т. 10(6), с.

282–285.

6. Miller P.A., Poukey J.W., Wright T.P. / Electron beam generation in plasma–filled di odes // Phys. Rev. Lett., 1975, v. 35(14), p. 940–943.

7. Абдуллин Э.Н., Баженов Г.П., Бастриков А.Н. и др. / Сильноточный плазмонапол ненный диод в режиме прерывателя тока // ФП, 1985, т. 11(1), с. 109–110.

8. Абдуллин Э.Н., Баженов Г.П., Бастриков А.Н. и др. / Исследование прерывателя тока на основе микросекундного плазмонаполненного диода // ФП, 1986, т. 12(1), с. 72–81.

9. Stringfield R., Schneider R., Genuario R.D. et al. / Plasma erosion switches with implod ing plasma loads on a multiterawatt pulsed power generator // J. Appl. Phys., 1981, v.

52(3), p. 1278–1284.

10. Stephanakis S.J., Apruzeze J.P., Burkhalter P.G. et al. / Effect of pulse sharpening on imploding neon Z–pinch plasmas // Appl. Phys. Lett., 1986, v. 48(13), p. 829–831.

11. Deeney C., LePell P.D., Roth I. et al. / Neon gas puff implosions on a high–current mi crosecond generator with and without a plasma opening switch // J. Appl. Phys., 1992, v.

72(4), p. 1297–1305.

12. Meger R.A., Commisso R.J., Cooperstein G., Goldstein S.A. / Vacuum inductive store/pulse compression experiments on a high power accelerator using plasma opening switches // Appl. Phys. Lett., 1983, v. 42(11), p. 943–945.

13. Neri J.M., Boller J.R., Ottinger P.F. et al. / High–voltage high–power operation of the plasma erosion opening switch // Appl. Phys. Lett., 1987, v. 50(19), p. 1331–1333.

14. Weber B.V., Boller J.R., Colombant D.G. et al. / Plasma erosion opening switch re search for ICF // Laser and Particle Beams, 1987, v. 5(3), p. 537–550.

15. Stinnet R.W., McDaniel D.H., Rochau G.E. et al. / Plasma opening switch development for the Particle Beam Fusion Accelerator II (PBFA II) // IEEE Trans. Plasma Sci., 1987, v. 15(5), p. 557–563.

16. Ковальчук Б.М., Месяц Г.А. / Генератор мощных наносекундных импульсов с ва куумной линией и плазменным прерывателем // ДАН СССР, 1985, т. 284(4), с.

857–859.

17. Абдуллин Э.Н., Баженов Г.П., Ким А.А. и др. / Плазменный прерыватель тока при микросекундных временах ввода энергии в индуктивный накопитель // ФП, 1986, т. 12(10), с. 1260–1264.

18. Mesyats G.A., Bugaev S.P., Kim A.A. et al. / Microsecond plasma opening switches // IEEE Trans. Plasma Sci., 1987, v. 15(6), p. 649–653.

19. Bugaev S.P., Volkov A.M., Iskoldsky A.M. et al. / A terawatt pulsed–power generator with a microsecond plasma opening switch // IEEE Trans. Plasma Sci., 1990, v. 18(1), p.

115–118.

20. Kovalchuk B.M., Bugaev S.P., Volkov A.M. et. al. / High current pulsed power genera tor GIT–16 // Proс. IX Intern. High Power Particle Beams Conf., Washington, 1992, p.

394–402.

21. Weber B.V., Commisso R.J., Cooperstein G. et al. / Plasma erosion opening switch re search at NRL // IEEE Trans. Plasma Sci., 1987, v. 15(6), p. 635–648.

22. Быстрицкий В.М., Месяц Г.А., Ким А.А. и др. / Микросекундные плазменные пре рыватели тока // Физика элементарных частиц и атомного ядра, 1992, т. 23(1), с.

20–57.

23. Ковальчук Б.М., Ким А.А. / Плазменные прерыватели тока (состояние исследова ний и проблемы) // Инженерно-физический журнал, 1992, т. 62(5), с. 720–722.

24. Ryutov D.D., Derzon M.S., Matzen M.K. / The physics of fast Z pinches // Rev. Mod.

Phys., 2000, v. 72(1), p. 167–223.

25. Taussig R.T., Chen Y.G., Gross R.A. / Strong shocks, snowplows, and magnetic pistons // Phys. Fluids, 1973, v. 16(2), p. 212–216.

26. Mather J.W. / Formation of a high–density deuterium plasma focus // Phys. Fluids, 1965, v. 8(2), p. 366–377.

27. Филиппов Н.В. / Обзор экспериментальных работ, выполненных в ИАЭ им. И.В.

Курчатова, по исследованию плазменного фокуса // ФП, 1983, т. 9(1), с. 25–44.

28. Плазменные ускорители / Под ред. Л.А. Арцимовича. М., Машиностроение, 1972, 312 с.

29. Turchi P.J., Alme M.L., Bird J. et al. / Review of plasma flow switch development // IEEE Trans. Plasma Sci., 1987, v. 15(6), p. 747–759.

30. Вихрев В.В. / О механизме генерации нейтронов в Z–пинчах // ФП, 1986, т. 12(4), с. 454–467.

31. Трубников Б.А. / Ускорение частиц и рождение нейтронов в перетяжках плазмен ных пинчей // ФП, 1986, т. 12(4), с. 468–488.

32. Kim A.A., Kovalchuk B.M., Kokshenev V.A., Kurmaev N.E., Loginov S.V., Fursov F.I., Jakovlev V.P. / Current distribution during conduction and POS opening on GIT– // Proc. X Intern. Pulsed Power Conf., Albuquerque, 1995, p. 226–231.

33. Chuvatin A., Rouille C., Etlicher B., Bayol F., Morell A., Kim A., Loginov S., Kokshenev V., Kovalchuk B. / Experimental characterization of GIT–8 plasma opening switch // Proc. XI Intern. High Power Particle Beams Conf., Prague, 1996, p. 1203– 1206.

34. Kovalchuk B.M., Kokshenev V.A., Kim A.A., Kurmaev N.E., Loginov S.V., Fursov F.I.

/ GIT–16: state of project in 1995–1997 // Proc. XI Intern. Pulsed Power Conf., Baltimore, 1997, p. 715–723.

35. Chuvatin A., Kim A.A., Kokshenev V.A., Kovalchuk B.M., Kurmaev N.E., Loginov S.V., Fursov F.I. / Composite POS: first proof–of–principle results from GIT–12 // Proc.

XI Intern. Pulsed Power Conf., Baltimore, 1997, p. 261–268.

36. Bastrikov A.N., Zherlitsin A.A., Kim A.A., Kovalchuk B.M., Loginov S.V., Yakovlev V.P. / Experiments on GIT–4 with the load upstream from the POS // Proc. XII Intern.

Pulsed Power Conf., Monterey, 1999, p. 1191–1194.

37. Bastrikov A.N., Zherlitsin A.A., Kim A.A., Kovalchuk B.M., Loginov S.V., Yakovlev V.P. / GIT–4 experiments with the plasma opening switch // Proc. XII Intern. High Current Electronics Symp., Tomsk, 2000, p. 360–362.

38. Loginov S.V. / Gap formation in microsecond megaampere plasma opening switches // Proc. XV Intern. High Power Particle Beams Conf., St. Petersburg, 2004, p. 263–266.

39. Loginov S.V. / Determination of the parameters of opening switches with axial plasma injection // Proc. XIII Intern. High Current Electronics Symp., Tomsk, 2004, p. 180–183.

40. Loginov S.V. / Conduction stage of microsecond megaampere plasma opening switches // Изв. вузов. Физика, 2006, №11 (Приложение;

Proc. XIV Intern. High Current Elec tronics Symp., Tomsk, 2006,), c. 277–279.

41. Loginov S.V. / Opening stage of microsecond megaampere plasma opening switches // Изв. вузов. Физика, 2006, №11 (Приложение;

Proc. XIV Intern. High Current Elec tronics Symp., Tomsk, 2006,), c. 280–282.

42. Loginov S.V. / Plasma and magnetic field dynamics in opening switches // Изв. вузов.

Физика, 2007, №9 (Приложение;

Proc. X Intern. Gas Discharge Plasmas Conf., Tomsk, 2007), c. 144–148.

43. Loginov S.V., Gafarov A.M., Komissarov A.V., Zherlitsin A.A. / GIT–4 experiments with plasma opening switch of RFNC–VNIITF design // Proc. XVII Intern. High Power Particle Beams Conf., Xi’an, 2008, p. 497–500.

44. Loginov S.V. / Microsecond plasma opening switches operation scenario // Proc. XVII Intern. High Power Particle Beams Conf., Xi’an, 2008, p. 501–504.

45. Loginov S.V. / Current channel structure in plasma opening switches // Proc. XV Intern.

High Current Electronics Symp., Тomsk, 2008, p. 336–338.

46. Loginov S.V. / Downstream plasma propagation in opening switches // Proc. XV Intern.

High Current Electronics Symp., Тomsk, 2008, p. 342–345.

47. Loginov S.V. / Operation scenario of microsecond plasma opening switches // Ab. XII Intern. Megagauss Magnetic Field Conf., Novosibirsk, 2008, p. 74.

48. Loginov S.V. / Some principal issues of plasma opening switches operation // Изв.

вузов. Физика, 2012, №10/3 (Special issue;

Proc. XVII Intern. High Current Electronics Symp., Tomsk, 2012), p. 260–265.

49. Loginov S.V. / Efficiency of microsecond plasma opening switches // Изв. вузов.

Физика, 2012, №10/3 (Special issue;

Proc. XVII Intern. High Current Electronics Symp., Tomsk, 2012), p. 266–269.

50. Ковальчук Б.М., Кокшенев В.А., Новиков А.А., Яковлев В.П. / Секция на 1 МВ для мощных сильноточных импульсных генераторов // ПТЭ, 1989, №1, с. 137–139.

51. Weber B.V., Hinshelwood D.D. / He–Ne interferometer for density measurements in plasma opening switch experiments // Rev. Sci. Instrum., 1992, v. 63(10), p. 5199–5201.

52. Chuvatin A.S., Etlicher B.E., Edison N.S., Rouille C.A. / A sensitive He–Ne interfer ometer with passive power stabilization for low density pulsed plasma measurements // Rev. Sci. Instrum., 1993, v. 64(8), p. 2267–2271.

53. Mendel C.W., Zagar D.M., Mills G.S. et al. / Carbon plasma gun // Rev. Sci. Instrum., 1980, v. 51(12), p. 1641–1644.

54. Smith L.M., Keefer D.R., Wright N.W. / Novel designs for the DECADE coaxial plasma guns // IEEE Trans. Plasma Sci., 2002, v. 30(5), p. 1793–1799.

55. Renk T.J. / Flashboards as a plasma source for plasma opening switch applications // J.

Appl. Phys., 1989, v. 65(7), p. 2652–2663.

56. Fukuzawa T., Ihara S., Maeda S., Akiyama H. / Plasma erosion opening switch using laser–produced plasma // IEEE Trans. Plasma Sci., 1992, v. 20(4), p. 447–451.

57. Ananjin P.S., Karpov V.B., Krasik Ya.E. et al. / Application of pulsed gas vents for plasma opening switches // IEEE Trans. Plasma Sci., 1992, v. 20(5), p. 537–542.

58. Абдуллин Э.Н., Логинов С.В. / Формирование слаборасходящегося плазменного потока низкой концентрации // Изв. вузов. Физика. Деп. ВИНИТИ, №7303 – В87, 1987, 11 с.

59. Быковский Ю.А., Дегтяренко Н.Н., Елесин В.Ф. и др. / Ускорение ионов при раз лете плазменного сгустка // ЖТФ, 1973, т. 43(12), с. 2540–2546.

60. Логинов С.В. / Энергетика импульсных генераторов с индуктивным накопителем и прерывателем тока // Известия Томского политехнического университета, 2008, т. 312(4), c. 109–114.

61. Кнопфель Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля. М., Мир, 1972, 392 с.

62. Котов Ю.А., Лучинский А.В. / Усиление мощности емкостного накопителя энер гии прерывателем тока на электрически взрываемых проволочках – В кн.: «Физика и техника мощных импульсных систем». Под ред. Е.П. Велихова. М., Энергоатом издат, 1978, с. 189–211.

63. Loginov S.V., Efremov A.M., Kovalchuk B.M., Volkov S.N., Zherlitsyn A.A. / High– voltage pulse generators for microwave radiation sources // Proc. XVII Intern. High Power Particle Beams Conf., Xi’an, 2008, p. 121–124.

64. S–band vircator with electron beam premodulation based on compact pulse driver with inductive energy storage / Kitsanov S.A., Klimov A.I., Korovin S.D., Kovalchuk B.M., Kurkan I.K., Loginov S.V., Pegel I.V., Polevin S.D., Volkov S.N., Zherlitsyn A.A // IEEE Trans. Plasma Sci., 2002, v. 30(3), p. 1179–1185.

65. Долгачев Г.И., Голованов Ю.П., Гусляков С.Е. и др. / Обострение фронта тока ин дуктивного накопителя двухкаскадным плазменным прерывателем тока // ВАНТ, сер. Термоядерный синтез, 1987, №4, с. 30–31.

66. Kovalchuk B.M., Mesyats G.A. / Superpower pulsed systems with plasma opening switches // Proc. VIII Intern. High Power Particle Beams Conf., Novosibirsk, 1990, p.

92–103.

67. Брагинский С.И. / Явления переноса в плазме – В кн.: «Вопросы теории плазмы».

Под ред. М.А. Леонтовича. М., Атомиздат, 1963, вып. 1, с. 183–272.


68. Кингсеп А.С., Чукбар К.В., Яньков В.В. / Электронная магнитная гидродинамика – В кн.: «Вопросы теории плазмы». Под ред. Б.Б. Кадомцева. М., Атомиздат, 1987, вып. 16, с. 243–291.

69. Fruchtman A. / Penetration and expulsion of magnetic fields in plasmas due to the Hall field // Phys. Fluids B, 1991, v. 3(8), p. 1908–1912.

70. Гордеев А.В., Гречиха А.В., Гулин А.В., Дроздова О.М. / О роли эффекта Холла в плазменных размыкателях // ФП, 1991, т. 17(6), с. 650–663.

71. Чукбар К.В., Яньков В.В. / Эволюция магнитного поля в плазменных размыкате лях // ЖТФ, 1988, т. 58(11), с. 2130–2135.

72. Калда Я.Л., Кингсеп А.С. / К теории работы плазменных размыкателей // ФП, 1989, т. 15(8), с. 981–986.

73. Сасоров П.В. / К теории плазменных размыкателей // Письма в ЖЭТФ, 1992, т.

56(11), с. 614–617.

74. Grossmann J.M., Ottinger P.F., Neri J.M., Drobot A.T. / Numerical simulation of a low– density plasma erosion opening switch // Phys. Fluids, 1986, v. 29(8), p. 2724–2735.

75. Гордеев А.В., Гречиха А.В., Гулин А.В., Дроздова О.М. / Численное моделирова ние электронных течений в плазменном размыкателе // Математическое модели рование, 1990, т. 2(9), с. 40–48.

76. Swanekamp S.B., Grossmann J.M., Fruchtman A. et al. / Particle–in–cell simulations of fast magnetic field penetration into plasmas due to the Hall electric field // Phys. Plas mas, 1996, v. 3(10), p. 3556–3563.

77. Grossmann J.M., Ottinger P.F., Mason R.J. / Current channel migration and magnetic field penetration in a perfectly conducting plasma with emitting conducting boundaries // J. Appl. Phys., 1989, v. 66(6), p. 2307–2314.

78. Weber B.V., Commisso R.J., Goodrich P.J. et al. / Plasma opening switch conduction scaling // Phys. Plasmas, 1995, v. 2(10), p. 3893–3901.

79. Arad R., Tsigutkin K., Maron Y. et al. / Observations of faster–than–diffusion magnetic field penetration into a plasma // Phys. Plasmas, 2003, v. 10(1), p. 112–125.

80. Doron R., Arad R., Tsigutkin K. et al. / Plasma dynamics in pulsed strong magnetic fields // Phys. Plasmas, 2004, v. 11(5), p. 2411–2418.

81. Гордеев А.В., Гречиха А.В., Калда Я.Л. / О быстром проникновении магнитного поля в плазму вдоль электрода // ФП, 1990, т. 16(1), с. 95–99.

82. Бухаров В.Ф., Власов Ю.В., Демидов В.А. и др. / К вопросу о плазменных преры вателях мегаамперных токов микросекундного диапазона // ЖТФ, 2001, т. 71(3), с.

57–68.

83. Гречиха А.В., Кингсеп А.С., Севастьянов А.А. / К теории конвективного переноса магнитного поля в плазменном диоде // ФП, 1995, т. 21(4), с. 327–332.

84. Kulsrud R.M., Ottinger P.F., Grossmann J.M. / Analysis of anomalous resistivity during the conduction phase of the plasma erosion opening switch // Phys. Fluids, 1988, v.

31(6), p. 1741–1747.

85. Payne S.S., Hussey T.W., Stinnet R.W., Roderick N.F. / Two–dimensional MHD simu lations of magnetic field penetration in the plasma opening switch // IEEE Trans. Plasma Sci., 1987, v. 15(6), p. 725–734.

86. Mason R.J., Jones M.E., Grossmann J.M., Ottinger P.F. / Three–fluid simulation of the plasma–erosion–opening switch // J. Appl. Phys., 1988, v. 64(8), p. 4208–4211.

87. Кингсеп А.С., Севастьянов А.А. / Плазменный размыкатель в фазе проводимости // ФП, 1991, т. 17(2), с. 205–210.

88. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. / Исследование электрических полей в плазменном прерывателе тока по штарковскому уширению спектральных линий водорода // ФП, 1991, т. 17(7), с. 799–803.

89. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Калинин Ю.Г. и др. / Эффект аномального сопротив ления в плазменном прерывателе тока // ФП, 1996, т. 22(11), с. 1017–1022.

90. Weingarten A., Alexiou S., Maron Y. et al. / Observation of nonthermal turbulent elec tric fields in a nanosecond plasma opening switch experiments // Phys. Rev. E, 1999, v.

59(1), p. 1096–1110.

91. Tsigutkin K., Doron R., Stambulchik E. et al. / Electric fields in plasmas under pulsed currents // Phys. Rev. E, 2007, v. 76, p. 046401.

92. Loginov S.V. / Plasma dynamics in opening switches // IEEE Trans. Plasma Sci., 2008, v. 36(2), p. 494–497.

93. Морозов А.И. Введение в плазмодинамику. М., Физматлит, 2006, 576 с.

94. Zabaydullin O. / Numerical study of a plasma opening switch conduction phase // Phys.

Plasmas, 2000, v. 7(4), p. 1321–1330.

95. Xu X., Wang Y.–N. / Magnetohydrodynamic simulation of a coaxial high–density plasma opening switch // IEEE Trans. Plasma Sci., 2006, v. 34(4), p. 1529–1535.

96. Loginov S.V. / Conduction stage scaling of plasma opening switches with nonuniform plasma density distribution // Proc. XV Intern. High Current Electronics Symp., 2008, Тomsk, p. 339–341.

97. Логинов С.В. / Баланс энергии в стадии проводимости микросекундных плазмен ных прерывателей тока // Письма в ЖТФ, 2007, т. 33(15), с. 80–86.

98. Fruchtman A. / The snowplow in plasmas of nonuniform density // Phys. Fluids B, 1992, v. 4(4), p. 855–858.

99. Fruchtman A. / Limits on the efficiency of several electric thruster configurations // Phys. Plasmas, 2003, v. 10(5), p. 2100–2107.

100. Fruchtman A., Gomberoff K. / Magnetic field penetration and electron heating in weakly nonuniform plasmas // Phys. Fluids B, 1992, v. 4(1), p. 117–123.

101. Fruchtman A. / Power dissipated during rapid magnetization or demagnetization of plasmas // Phys. Rev. A, 1992, v. 45(6), p. 3938–3942.

102. Zabaidullin O.Z., Vikhrev V.V. / Joule heating of a current layer due to plasma den sity inhomogeneities // Phys. Plasmas, 1996, v. 3(6), p. 2248–2254.

103. Fruchtman A., Ivanov A.A., Kingsep A.S. / The energy balance in the plasma of a coaxial plasma opening switch // Phys. Plasmas, 1998, v. 5(4), p. 1133–1141.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М., Наука, 1986, 736 с.

104.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М., Наука, 1982, 105.

624 с.

Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М., Наука, 1981, 448 с.

106.

Логинов С.В. / Динамика проникновения магнитного поля в плазму прерывате 107.

лей тока // Письма в ЖТФ, 2007, т. 33(19), с. 1–7.

108. Loginov S.V. / Plasma and magnetic field dynamics in conduction phase of opening switch // IEEE Trans. Plasma Sci., 2009, v. 37(10), p. 2014–2019.

109. Golberg S.V., Velikovich A.L. / Suppression of Rayleigh–Taylor instability by the snowplow mechanism // Phys. Fluids B, 1993, v. 5(4), p. 1164–1172.

110. Spanjers G.G., Yadlowsky E.J., Hazelton R.C., Moschella J.J. / Characterization of magnetohydrodynamic effects in a plasma opening switch // J. Appl. Phys., 1995, v.

77(8), p. 3657–3667.

111. Potter D. / The formation of high–density Z–pinches // Nuclear Fusion, 1978, v.

18(6), p. 813–823.

112. Loginov S.V. / Plasma dynamics in microsecond megaampere plasma opening switches // Phys. Plasmas, 2011, v. 18(10), p. 102104 (6 pp.) Боброва Н.А., Имшенник В.С. / Двумерные модели плазменного фокуса – В 113.

кн.: «Энциклопедия низкотемпературной плазмы». Под ред. А.С. Кингсепа. М., Янус–К, 2007, т. IX–2, c. 80–103.

114. Niansheng Q., Failor B.H., Levine J.S. et al. / Magnetic field diffusion and enhanced resistivity in 12–cm–diameter 200–ns 3.5–MA Z–pinch implosions // IEEE Trans.

Plasma Sci., 2010, v. 38(4), p. 545–553.

Волков Т.Ф. / Гидродинамическое описание сильно разреженной плазмы – В 115.

кн.: «Вопросы теории плазмы». Под ред. М.А. Леонтовича. М., Атомиздат, 1964, вып. 4, с. 3–19.

116. Schumer J.W., Swanecamp S.B., Ottinger P.F. et al. / MHD–to–PIC transition for modeling of conduction and opening in a plasma opening switch // IEEE Trans. Plasma Sci., 2001, v. 29(3), p. 479–493.

Ивановский А.В., Шайдуллин В.М. / Двумерная численная методика решения 117.

уравнений магнитной гидродинамики с учетом эффекта Холла // ДАН, 2005, т.

400(3), с. 330–332.


Карпов В.Е., Косарев В.И., Лобанов А.И., Толстобров А.В. / Расчет динамики 118.

плазмы в плазменном прерывателе тока с использованием кластера из персональ ных компьютеров // Математическое моделирование, 2007, т. 19(4), с. 45–61.

Карпов В.Е., Лобанов А.И. / Расчет динамики плазмы в плазменном прерывате 119.

ле тока микросекундного диапазона // Математическое моделирование, 2011, т.

23(8), с. 137–156.

120. Rix W., Parks D., Shanon J. et al. / Operation and empirical modeling of the plasma opening switch // IEEE Trans. Plasma Sci., 1991, v. 19(2), p. 400–407.

121. Widner M.M., Poukey J.W. / Ion sheath motion in plasma–filled diodes // Phys. Flu ids, 1976, v. 19(11), p. 1838–1840.

Иваненков Г.В. / Двойные слои в сильноточном плазменном диоде // ФП, 1982, 122.

т. 8(6), с. 1184–1191.

Иваненков Г.В. / Формирование и рост двойных слоев в сильноточном плаз 123.

менном размыкателе // ФП, 1986, т. 12(6), с. 733–741.

Mendel С.W., Goldstein S.A. / A fast–opening switch for use in REB diode experi 124.

ments // J. Appl. Phys., 1977, v. 48(3), p. 1004–1006.

125. Swanekamp S.B, Grossmann J.M., Ottinger P.F., Geary J.L. / One–dimensional simulations of current–driven plasma sheaths // Phys. Fluids B, 1992, v. 4(11), p. 3608– 3620.

126. Kares R.J. / One–dimensional particle–in–cell simulations of sheath erosion in a plasma–filled diode // J. Appl. Phys., 1992, v. 71(5), p. 2155–2167.

127. Kares R.J., Geary J.L., Grossmann J.M. / A new theory of the plasma–filled diode // J. Appl. Phys., 1992, v. 71(5), p. 2168–2180.

128. Swanekamp S.B., Stephanakis S.J., Grossmann J.M. et al. / Charged particle flow in plasma–filled pinched–electron–beam diodes // J. Appl. Phys., 1993, v. 74(4), p. 2274– 2286.

Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Ушаков А.Г. / Микросекундный плазменный пре 129.

рыватель тока // ФП, 1991, т. 17(10), с. 1171–1182.

130. Ottinger P.F., Goldstein S.A., Meger R.A. / Theoretical modeling of the plasma ero sion opening switch for inductive storage applications // J. Appl. Phys., 1984, v. 56(3), p.

774–784.

131. Goyer J.R. / A conduction model for PEOS operation incorporating simplified cath ode sheath effects // IEEE Trans. Plasma Sci., 1991, v. 19(5), p. 920–925.

132. Ng C.–K., Sudan R.N. / A fluid model for electron dynamics in the vacuum gap of a plasma opening switch // J. Appl. Phys., 1991, v. 69(1), p. 137–145.

133. Grossmann J.M., Swanecamp S.B., Ottinger P.F. / Modeling of dynamic bipolar plasma // Phys. Fluids B, 1992, v. 4(1), p. 44–55.

134. Fruchtman A. / A vacuum sheath propagation along a cathode // Phys. Plasmas, 1996, v. 3(8), p. 3111–3115.

135. Fruchtman A., Grossmann J.M., Swanekamp S.B., Ottinger P.F. / Sheath propagation along the cathode of a plasma opening switch // IEEE Trans. Plasma Sci., 1999, v. 27(5), p. 1464–1467.

136. Weingarten A., Bernshtam V.A., Fruchtman A. et al. / Study of the effects of the pre filled–plasma parameters on the operation of a short–conduction plasma opening switch // IEEE Trans. Plasma Sci., 1999, v. 27(6), p. 1596–1605.

137. Loginov S.V. / Cutoff of the current in plasma opening switches // J. Plasma Phys., 2013, v. 79(3), p. 321–326.

138. Weber B.V., Commisso R.J., Meger R.A. et al. / Current distribution in a plasma ero sion opening switch // Appl. Phys. Lett., 1984, v. 45(10), p. 1043–1045.

139. Hinshelwood D.D., Boller J.R., Commisso R.J. et al. / Long conduction time plasma erosion opening switch experiment // Appl. Phys. Lett., 1986, v. 49(24), p. 1635–1637.

140. Hinshelwood D.D., Boller J.R., Commisso R.J. et al. / Plasma erosion opening switch operation at long conduction times // IEEE Trans. Plasma Sci., 1987, v. 15(5), p.

564–570.

Быстрицкий В.М., Красик Я.Е., Лисицын И.В., Синебрюхов А.А. / Динамика 141.

токопереноса в стадии проводимости микросекундного плазменного размыкателя // ФП, 1991, т. 17(1), с. 62–68.

142. Bystritskii V.M., Krasik Ya.E., Lisitsyn I.V., Sinebryuhov A.A. / Experimental in vestigation of the conduction phase of the microsecond plasma opening switch // IEEE Trans. Plasma Sci., 1991, v. 19(4), p. 607–611.

143. Goyer J.R., Sincerny P.S., Krishman M. / A simple physical model for PEOS opera tion // Pros. VII Intern. Pulsed Power Conf., Monterey, 1989, p. 707–709.

144. Commisso R.J., Goodrich P.J., Grossmann J.M. et al. / Characterization of a micro second–conduction–time plasma opening switch // Phys. Fluids B, 1992, v. 4(7), p.

2368–2376.

145. Spanjers G.G., Yadlowsky E.J., Hazelton R.C., Moschella J.J. / Investigation of cur rent channel migration in a conducting plasma between planar electrodes // J. Appl.

Phys., 1996, v. 79(5), p. 2229–2236.

Логинов С.В. / Определение характеристик микросекундного прерывателя в 146.

момент обрыва тока // Письма в ЖТФ, 2003, т. 29(11), с. 14–19.

147. Bergeron K.D. / Two–species flow in relativistic diodes near the critical field for magnetic insulation // Appl. Phys. Lett., 1976, v. 28(6), p. 306–308.

148. Black D.C., Commisso R.J., Ottinger P.F. et al. / Experimental determination of gap scaling in a plasma opening switch // Phys. Plasmas, 2000, v. 7(9), p. 3790–3796.

149. Grossmann J.M., Swanecamp S.B., Ottinger P.F. et al. / Gap formation processes in a high–density plasma opening switch // Phys. Plasmas, 1995, v. 2(1), p. 299–309.

Долгачев Г.И., Ушаков А.Г. / О предельных параметрах плазменного прерыва 150.

теля тока // ФП, 2001, т. 27(2), с. 121–130.

151. Moshella J.J., Klepper C.C., Vidoli C. et al. / Characterization of the conduction phase of a plasma opening switch using a hydrogen plasma // Phys. Plasmas, 2005, v.

12(2), p. 023102.

152. Weingarten A., Arad A., Maron Y., Fruchtman A. / Ion separation due to magnetic field penetration into a multispecies plasma // Phys. Rev. Lett., 2001, v. 87(11), p.

115004.

153. Arad A., Tsigutkin K., Maron Y. et al. / Investigation of the ion dynamics in a mul tispecies plasma under pulsed magnetic fields // Phys. Plasmas, 2004, v. 11(9), p. 4515– 4526.

Судан Р.Н. / Коллективное взаимодействие пучка с плазмой – В кн.: «Основы 154.

физики плазмы». Под ред. А.А. Галеева, Р. Судана. М., Энергоатомиздат, 1984, дополнение к т. II, c. 38–82.

155. Weber B.V., Commisso R.J., Cooperstein G. et al. / Plasma erosion opening switch operation in the 50 ns – 1 µs conduction time range // Proc. VIII Intern. High Power Par ticle Beams Conf., Novosibirsk, 1990, p. 406–413.

156. Hinshelwood D., Weber B., Grossmann J.M., Commisso R.J. / Density redistribution in a microsecond–conduction–time plasma opening switch // Phys. Rev. Lett., 1992, v.

68(24), p. 3567–3570.

157. Shpitalnik R., Weingarten A., Gomberoff K. et al. / Observations of two–dimensional magnetic field evolution in a plasma opening switch // Phys. Plasmas, 1998, v. 5(3), p.

792–798.

158. Teramoto Y., Kohno S., Katsuki S., Akiyama H. / Observation of plasma motion in a coaxial plasma opening switch with a chordal laser interferometer // IEEE Trans. Plasma Sci., 2002, v. 30(5), p. 1886–1892.

159. Weber B.V., Commisso R.J., Goodrich P.J. et al. / Investigation of a plasma opening switch conduction and opening mechanism // IEEE Trans. Plasma Sci., 1991, v. 19(5), p.

757–766.

160. Cassany B., Grua P. / Analysis of the operating regimes of microsecond–conduction– time plasma opening switches // J. Appl. Phys., 1995, v. 78(1), p. 67–76.

161. Rix W., Thompson J.R., Husovsky D. et al. / Scaling microsecond–conduction–time plasma opening switch operation from 2 to 5 MA // IEEE Trans. Plasma Sci., 1997, v.

25(2), p. 169–175.

Бугаев С.П., Волков А.М., Ким А.А., Киселев В.Н., Ковальчук Б.М., Ковшаров 162.

Н.Ф., Кокшенев В.А., Курмаев Н.Е., Логинов С.В., Месяц Г.А., Фурсов Ф.И., Ху зеев А.П. / ГИТ–16: мегаджоульный импульсный генератор с плазменным ключом для нагрузок типа Z-пинча // Изв. вузов. Физика, 1997, №12, с. 38–46.

163. Loginov S.V. / Scaling of conduction and opening stages of microsecond megaam pere plasma opening switches // IEEE Trans. Dielectr. Elect. Insul., 2007, v. 14(4), p.

958–963.

Чуватин А.С., Ким А.А., Кокшенев В.А., Логинов С.В. / Холловская МГД– 164.

модель микросекундного плазменного прерывателя тока и её приложение к экспе риментам на установках ГИТ // Изв. вузов. Физика, 1997, №12, с. 56–66.

Логинов С.В. / Сценарий работы микросекундных плазменных прерывателей 165.

тока // ЖТФ, 2009, т. 79(1), с. 66–71.

166. Weber B.V., Commisso R.J., Kim A.A., Palianov P., Kovalchuk B.M., Kokshenev V.A., Kurmaev N.E., Loginov S.V., Fursov V.I., Jakovlev V.P. / POS density measure ments on GIT–8 // Ab. XXVI Intern. Plasma Science Conf., Madison, 1995, p. 161.

167. Weber B.V., Hinshelwood D.D., Commisso R.J. / Interferometry of flashboard and cable–gun plasma opening switches on Hawk // IEEE Trans. Plasma Sci., 1997, v. 25(2), p. 189–195.

Елецкий А.В., Смирнов Б.М. / Элементарные процессы в плазме – В кн.: «Ос 168.

новы физики плазмы». Под ред. Р.З. Сагдеева, М. Розенблюта. М., Энергоатомиз дат, 1983, т. I, c. 58–82.

169. Chuvatin A., Etlicher B. / Experimental observation of a wedge–shaped density shock in a plasma opening switch // Phys. Rev. Lett., 1995, v. 74(15), p. 2965–2968.

Крауз В.И. / Плазменный фокус – В кн.: «Энциклопедия низкотемпературной 170.

плазмы». Под ред. А.С. Кингсепа. М., Янус–К, 2007, т. IX–2, c. 152–195.

Ананьин П.С., Быстрицкий В.М., Карпов В.Б. и др. / Исследование электрон 171.

ных и ионных потоков в стадии переключения тока в микросекундном плазмен ном размыкателе на уровне мощности 0.2 ТВт // ФП, 1991, т. 17(1), с. 69–77.

172. Goyer J.R., Kortbawi D., Roth I.S. et al. / Residual ion current as a limiting factor in plasma opening switch performance // J. Appl. Phys., 1992, v. 72(4), p. 1275–1279.

173. Goyer J.R., Kortbawi D., Sincerny P.S. et al. / Scaling of voltage with cathode radius of a plasma opening switch // J. Appl. Phys., 1995, v. 77(6), p. 2309–2313.

Долгачев Г.И., Кингсеп А.С., Ушаков А.Г. / Динамика токового фронта в токо 174.

несущей плазменной перемычке // ФП, 2001, т. 27(1), с. 64–70.

175. Swanekamp S.B., Grossmann J.M., Ottinger P.F. et al. / Power flow between a plasma opening switch and a load separated by a high-inductance magnetically insulated transmission line // J. Appl. Phys., 1994, v. 76(5), p. 2648–2656.

176. Thompson J., Coleman P., Crumley R. et al. / Downstream power flow study of mi crosecond conduction time plasma opening switches on ACE–4 // Proc. X Intern. Pulsed Power Conf., Albuquerque, 1995, p. 1091–1097.

177. Swanekamp S.B., Ottinger P.F., Weber B.W., Commisso R.J. / Simulations of the effects of ion space–charge on vacuum power flow in inductive energy store pulsed power systems // Proc. XI Intern. Pulsed Power Conf., Baltimore, 1997, p. 875–880.

178. Krasik Ya.E., Weingarten A. / Energetic electron and ion beam generation in plasma opening switches // IEEE Trans. Plasma Sci., 1998, v. 26(2), p. 208–219.

179. Krasik Ya.E., Dunaevsky A., Felsteiner J., Goyer J.R. / Observation of downstream energetic electron/ion flow and accompanied high–power microwave radiation during the opening of a submicrosecond plasma opening switch // J. Appl. Phys., 1999, v.

85(2), p. 686–695.

Бастриков А.Н., Жерлицын А.А., Ким А.А., Ковальчук Б.М., Логинов С.В., 180.

Яковлев В.П. / Исследование вариантов передающей линии плазменный прерыва тель – нагрузка // Изв. вузов. Физика, 1999, №12, с. 20–25.

181. Goyer G.R., Kortbawi D., Childers F.K. et al. / Plasma opening switch for DECADE // IEEE Trans. Plasma Sci., 1997, v. 25(2), p. 176–188.

182. Mendel C.W., Rosental S.E. / Modeling magnetically insulated devices using flow impedance // Phys. Plasmas, 1995, v. 2(4), p. 1332–1342.

183. Mendel C.W., Rosental S.E. / Dynamic modeling of magnetically insulated transmis sion line system // Phys. Plasmas, v. 3(11), 1996, p. 4207–4219.

184. Loginov S.V. / Electron loss in microsecond megaampere plasma opening switches // IEEE Trans. Plasma Sci., 2011, v. 39(12), p. 3386–3390.

185. Loginov S.V. / Plasma opening switch operation scenario // IEEE Trans. Plasma Sci., 2009, v. 37(10), p. 1930–1935.

Месяц Г.А., Диденко А.Н., Абдуллин Э.Н. и др. / Генерация мощных ионных 186.

пучков в ускорителе с индуктивным микросекундным накопителем и плазмоэро зионным размыкателем // ДАН СССР, 1986, т. 289(1), с. 84–92.

Абдуллин Э.Н., Баженов Г.П., Быстрицкий В.М. и др. / Получение мощных ко 187.

роткоимпульсных ионных пучков в системе с микросекундным индуктивным на копителем и плазмоэрозионным размыкателем // ФП, 1987, т. 13(9), с. 1027–1034.

188. Veron L., Etlicher B., Chuvatin A.S. et al. / Experimental investigation of a long– conduction time plasma opening switch and its application on a 0.1 TW generator for prepulse suppression // IEEE Trans. Plasma Sci., 1993, v. 21(5), p. 529–536.

Zeng Z., Sun F., Qiu Y. еt al. / Effect of cathode material on the opening perform 189.

ance of microsecond–conduction–time plasma opening switch // IEEE Trans. Plasma Sci., 2001, v. 29(1), p. 37–41.

190. Parks D., Waisman E., Katz I. / Mechanisms affecting long conduction time plasma opening switches // Appl. Phys. Lett., 1991, v. 59(22), p. 2808–2810.

191. Goyer J.R., Kortbawi D. / Observations and implications of gap closure in plasma opening switch // J. Appl. Phys., 1994, v. 76(6), p. 3321–3325.

Бастриков А.Н., Жерлицын А.А., Ким А.А., Ковальчук Б.М., Логинов С.В., 192.

Яковлев В.П. / Эксперименты на ГИТ–4 с включением нагрузки до плазменного прерывателя тока // Изв. вузов. Физика, 1999, №12, с. 31–35.

193. Loginov S.V. / Analysis of scheme with load upstream of plasma opening switch // IEEE Trans. Dielectr. Elect. Insul., 2009, v. 16(4), p. 1111–1116.

Алтухов А.А., Блинов П.И., Долгачев Г.И. и др. / Синхронизация параллельных 194.

плазменных прерывателей и передача тока в нагрузку // ФП, 2003, т. 29(8), с. 722– 726.

Ковальчук Б.М., Визирь В.А., Ким А.А., Кумпяк Е.В., Логинов С.В., Бастриков 195.

А.Н., Червяков В.В., Цой Н.В., Монжо Ф., Хьюи Д. / Быстрый первичный накопи тель на основе линейного импульсного трансформатора // Изв. вузов. Физика, 1997, №12, с. 25–38.

Бастриков А.Н., Жерлицын А.А., Ким А.А., Ковальчук Б.М., Логинов С.В., 196.

Яковлев В.П. / Увеличение мощности линейного трансформатора посредством по следовательного включения плазменных прерывателей тока // Изв. вузов. Физика, 1999, №12, с. 9–14.

Бакшт Р.Б., Дацко И.М., Ким А.А., Лабецкий А.Ю., Логинов С.В., Орешкин 197.

В.И., Русских А.Г., Федюнин А.В., Шишлов А.В. / Рэлей–тейлоровская неустойчи вость и выход К–излучения при сжатиии газовых лайнеров // ФП, 1995, т. 21(11), с. 959–965.

Chuvatin А., Choi P., Dumitresku C., Etlicher B., Semushin S., Vie M., Bayol F., 198.

Morell A., Baksht R., Bastrikov A., Datsko I., Fedyunin A., Kim A., Kokshenev V., Kovalchuk B., Loginov S., Russkikh A., Shislov A. / Spatial and temporal evolution of high–energy density plasmas in the composite pinch on GIT–4 generator // IEEE Trans.

Plasma Sci., 1997, v. 25(2), p. 196–204.

Логинов С.В. Физика плазменных прерывателей тока (Экспериментальный и 199.

теоретический анализ проблематики прерывателей). LAP (Lambert Academic Pub lishing), Germany, ISBN: 978-3-8484-3428-2, 2012, 176 c.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.