طراحی و ساخت دستگاه پلاسمای کانونی نوع فیلیپوف با انرژی 20 کیلو ژول
Abstract
دستگاه پلاسمای کانونی, یک شتاب دهنده ی هیدرومغناطیسی متحرک پلاسمای متحدالمرکز است که در زمینه تحقیقات گداخت هسته ای -استفاده می شود. با استفاده از مکانیزم فشرده سازی مغناطیسی پلاسما در این دستگاه می توان پلاسمایی چگال ( از مرتبه 3-cm 1019 )، داغ (تا دمای kev1) و کم دوام (در بازه زمانی ns200-50) تولید کرد. این دستگاه در اوایل دهه 1960 توسط مدر در آمریکا و فیلیپوف در روسیه به طور جداگانه طراحی و ابداع شد. در این پژوهش, دستگاه پلاسمای کانونی با انرژی kj20 و با طراحی نوع فیلیپوف طراحی و ساخته شده است. با استفاده از تست اتصال کوتاه مشخصه های استاتیکی دستگاه اندازه گیری شده است. همچنین یک مدل جدید در فضای حالت برای رفتار پلاسما در سیستم های مبتنی بر پلاسمای نوع فیلیپوف توصیف شده و استفاده شده است. این مدل بر مبنای مدلی که اصطلاحاً اسلاگ (حرکت حلزونی شکل) نامیده می شود، است . با استفاده از این مدل جدید جریان تخلیه و مشتقات آن به عنوان تابعی از زمان و زمان تنگش و جریان تخلیه بیشینه به عنوان تابعی از فشار پیش بینی شده اند. در نهایت داده های پیش بینی شده با داده های تجربی به دست آمده از دستگاه پلاسمای کانونی نوع فیلیپوف با حداکثر انرژی kj20 مقایسه می شوند. برای اندازه گیری جریان تخلیه از پیچه روگوفسکی استفاده شده است. از آنجا که مدار معادل الکتریکی دستگاه پلاسمای کانونی یک مدار rlc است، سیگنال خروجی حاصل از پیچه روگوفسکی دارای شکل سینوسی میرا شونده است. با تحلیل این سیگنال و انجام محاسبات کالیبراسیون، علاوه بر مشخصات جریان تخلیه می توان پارامتر های مدار معادل الکتریکی دستگاه را نیز استنتاج کرد. نتایج حاصل از اندازه گیری های انجام شده در این دستگاه نشان می دهند که دامنه جریان تخلیه، ka (7/0±181)، دوره تناوب جریان تخلیه، µs (5/0± 8)، اندوکتانس کل دستگاه، nh (9/0± 132) و مقاومت الکتریکی کل مسیر تخلیه خازن، m? (5/0± 77) می باشد. ضریب کالیبراسیون پیچه روگوفسکی برای اندازه گیری جریان دستگاه، با میانگین گیری از نتایج 5 آزمایش تخلیه در شرایط اتصال کوتاه، ka/v (69/0± 6/120) شده است. همچنین تغییرات زمانی جریان تخلیه پلاسمای کانونی درمحدوده ی فشاری گاز آرگون ، نئون و نیتروژن وقوع تنگش پلاسما در این دستگاه را تایید می کند. با آزمایش دستگاه uipff1 در فشارها و ولتاژهای مختلف، تکرار پذیری و پایداری تشکیل پلاسمای کانونی در این دستگاه نیز تایید شده است. کلید واژه ها: پلاسمای کانونی، جریان تخلیه، فشردگی پلاسما، گداخت