Cтраница 1
Релятивистские электронные пучки ( РЭП) удобны в исследовании термодинамических свойств вещества под действием импульсного объемного энерговыделения. Среди их преимуществ по сравнению с лазерными и ионными пучками можно отметить относительно большой и легко рассчитываемый пробег электронов в нагретом веществе. Это упрощает теоретический анализ таких экспериментов. [2]
Сильноточные релятивистские электронные пучки имеют еще одно преимущество. Они могут инициировать плазменно-пучковый разряд и создавать плазму высокой плотности в разл. Обладая большой энергией в целом, релятивистские электронные пучки способны обеспечить большой выход в одном импульсе и высокую ср. А высокая энергия электронов обусловливает хорошую однородность плазмохим. Именно благодаря таким преимуществам на плаз-менно-пучковом разряде с использованием сильноточных релятивистских электронных пучков реализованы химические лазеры на водородо-фтористых смесях, дающие когерентное излучение на длине волны К sz - 3 мкм с энергией до неск. [3]
В особый класс мощных генераторов СВЧ выделяют приборы с релятивистскими электронными пучками ( скорость электронов fe c, ускоряющее напряжение 1 / 5100 кВ), имеющие большой ток / slO3 кА и соответственно большую мощность в течение импульсов огра-нич. [5]
В / см), для достижения к-рых в свободном пространстве используются генераторы на релятивистских электронных пучках. [7]
В импульсных термоядерных установках используется инерционный метод удержания плазмы, суть которого состоит в нагреве и сжатии небольших шариков термоядерного топлива ( смесь дейтерия и трития) мощным лазерным излучением или мощными релятивистскими электронными пучками ( РЭП) до таких значений температуры и плотности, при которых термоядерные реакции успевают завершиться за короткое время существования свободной ничем не удерживаемой плазмы. [8]
Одновременно с указанным направлением ведутся исследования в области создания установок, в которых термоядерный процесс организуется с помощью импульсных систем. Источниками энергии в этом случае могут быть лазеры, релятивистские электронные пучки или кумуляция, дающая возможность получения сверхсильных магнитных полей и давлений. С помощью лазеров осуществляется быстрый нагрев небольших мишеней до термоядерной температуры. [9]
Сильноточные релятивистские электронные пучки имеют еще одно преимущество. Они могут инициировать плазменно-пучковый разряд и создавать плазму высокой плотности в разл. Обладая большой энергией в целом, релятивистские электронные пучки способны обеспечить большой выход в одном импульсе и высокую ср. А высокая энергия электронов обусловливает хорошую однородность плазмохим. Именно благодаря таким преимуществам на плаз-менно-пучковом разряде с использованием сильноточных релятивистских электронных пучков реализованы химические лазеры на водородо-фтористых смесях, дающие когерентное излучение на длине волны К sz - 3 мкм с энергией до неск. [10]
С др. стороны, в плазме существуют и быстрые эл. Очевидно, что возбуждение быстрых волн в плазме возможно лишь интенсивными релятивистскими электронными пучками. Поэтому с появлением мощных источников релятивистских электронных пучков стала бурно развиваться релятивистская плазменная СВЧ-электронпка. [11]
Максимальные значения эффективности генерации оказываются даже несколько выше максимальных значений эффективности усиления монохроматического сигнала. Однако сравнение с рис. 4.11 а подтверждает уменьшение эффективности излучения с ростом плазменной частоты. Заметим, следуя работе [9], что применение разнообразных методов и моделей расчетов черепковских плазменных СВЧ-усилителей и генераторов на плотных релятивистских электронных пучках дает близкие результаты по эффективностям, спектрам, критическим плазменным частотам и стартовым параметрам, зависимостям от основных характеристик пучково-плазменной системы и согласуется с результатами экспериментальных исследований, которые обсуждались в начале раздела. [12]
![]() |
Зависимость удельной мощности энерговыделения от глубины проникновения в вещество. [13] |
На рис. 2.10 представлены зависимости удельной мощности энерговыделения от координаты. Значение х - 0 соответствует облучаемой поверхности бериллиевой мишени. Кривая 1 - пучка дейтронов, генерируемого плазменным фокусом, 2 - ускоренного газодинамическим методом, 3 - протонного пучка из диода Л юса. Зависимость 3 также носит экспоненциальный характер в масштабе глубины проникания - 50 мкм. Во многих работах отмечается, что использование для нагрева термоядерных мишеней сфокусированных пучков ионов является альтернативным направлением в концепции инерциального термоядерного синтеза по сравнению с системами, в которых используются лазеры и релятивистские электронные пучки. К преимуществам ионных пучков относят то, что поглощение энергии ионного пучка характеризуется брэгговским возрастанием удельной ионизации атомов преграды по мере торможения иона, что приводит к концентрации поглощенной энергии на глубине, примерно равной длине пробега иона в мишени. Поэтому внешние слои мишени фактически служат экраном для области, в которой происходит поглощение энергии ионов. [14]
Ввиду особой важности проблемы остановимся несколько подробней на интенсивно исследуемом в настоящее время применении РЭП для нагрева вещества до экстремальных температур и, в частности, для инициирования управляемого термоядерного синтеза. Как известно, для получения положительного выхода реакции синтеза необходимо выполнение критерия Лоусона Nt 1014, где N - плотность плазмы, т - время удержания плазмы вне теплового контакта с окружением. При этом температура плазмы в случае дейтерий-три-тиевой смеси должна быть Т - 108 К. Из критерия Лоусона следует, что необходимое время удержания можно существенно уменьшить, если нагревать мишень с высокой плотностью вещества. Поэтому один из вариантов получения управляемого синтеза состоит в импульсном нагреве дейтерий-тритиевой мишени с твердотельной плотностью N - 1022 см-3. Нагрев в рассматриваемом методе предполагается осуществлять лазерным излучением или электронными пучками. В результате облучения на поверхности мишени резко повысятся температура и давление, часть оболочки будет испаряться и под действием сил реакции вещество будет сжиматься. Когда время газодинамического разлета мишени t - R / CS ( R - характерный размер мишени, Cs - скорость звука) меньше t, отпадает необходимость в магнитном удержании. В указанном случае размер мишени должен удовлетворять условию R, С5т, что при Т - 108 К дает R - 3 ч - 5 мм. Энергия, необходимая для получения Т - 108 К, при R - 3 ч - 5 мм и N - 1022 составляет примерно 10е Дж, а мощность 1014 Вт. Этим требованиям в значительной степени удовлетворяют релятивистские электронные пучки. Важной и сложной задачей является фокусировка сильноточного релятивистского пучка до размера, сравнимого с размером мишени. При этом существенное значение имеет собственное магнитное поле пучка. [15]