Плячка: постижение Психометрия. Prey (2017): Разходка (всички странични куестове) Лаборатория за качество на водата

Системите от тези устройства ще изискват най-сериозни усилия от висококвалифицирани специалисти за успешно внедряване в метал. В тази публикация ще ви разкажа по-подробно какво е инжектор с неутрален атом, защо е необходим и ще се опитам да разкрия инженерната новост на това устройство.

Проектно изображение на инжектора с неутрален лъч ITER. Две от тези устройства са с размерите на железопътен локомотив. ще бъде инсталиран в ITER през 20-те години.

И така, както знаем, в токамака има точно 3 основни задачи - да нагрява плазмата, да я предпазва от разпръскване и да отвежда топлината. След разпадането на плазмата и възникването на разряд в нея, в нея възниква пръстенов ток с огромна мощност - започва режимът на омично нагряване. В този режим обаче плазмата не може да се нагрее над температура от 2 kEv - съпротивлението й пада, отделя се все по-малко топлина и плазмата излъчва все повече. По-нататъшното нагряване може да се извърши с помощта на радиочестотни методи - при определени честоти плазмата активно поглъща радиовълни. Но и тук има ограничение на мощността - радиочестотното нагряване създава колективни движения и вълни, което в даден момент води до нестабилност. След това влиза в действие третият метод - инжектирането на бързи неутрални частици. Неговата аналогия е нагряването на въздуха с горелка вътре в балони телп - при температура на плазмата от 5-15 keV в нея се разбива лъч от бързи частици с енергия 1000 keV.

Инжекторният лъч свети в плазмения тор, йонизира се и се забавя там, прехвърляйки енергия и импулс към централната му част.

NBI е разположен във вакуумен корпус и се състои от няколко машини, които са описани по-долу.

Човечеството може лесно и естествено да ускори частиците до енергия от 1 MEV. Има обаче един проблем - можем да ускоряваме само заредени частици (например положителни йони - атоми с откъснати електрони), а те от своя страна не могат да влязат в магнитното ограничение по същата причина, поради която плазмата не може да излезе оттам. Решението на този конфликт беше идеята да се ускорят заредените частици и след това да се неутрализират. Във всички предишни поколения токамаки това беше реализирано чрез ускоряване на обикновени (положителни, с един отстранен електрон) йони и след това неутрализиране чрез летене през обикновен водород или деутерий - в този случай електроните се обменят и някои от йоните се трансформират успешно в неутрални атоми, летящи по-нататък със същата скорост. Вярно е, че максималната мощност на такива инжектори не надвишава 1 мегават, с инжектирана енергия на потока от 40-100 kEv и ток от 10-25 ампера. А за iter ти трябват поне 40 мегавата. Увеличаването на мощността на единичен инжектор директно, например чрез увеличаване на енергията от 100 keV до 1000 kEv, е упорито в такъв момент, че положително заредените йони престават да се неутрализират върху газа, като се ускоряват до такива енергии. Но е невъзможно да се увеличи токът на лъча - летящите наблизо йони се отблъскват от силите на Кулон и лъчът се разминава.

Решението на възникналите проблеми беше преминаването от положително заредени йони към отрицателно заредени. Тези. йони, към които е прилепнал допълнителен електрон. Само процедурата за „почистване“ на излишните електрони от бързо летящи атоми в ускорителната технология е добре отработена и не създава особени затруднения дори за йони, ускорени до 1 мегаелектронволт и летящи с луд за ускорителите ток - 40 ампера. Така концепцията на NBI стана ясна за разработчиците; всичко, което остана, беше да се разработи устройство, което да може да произвежда отрицателни йони.

Проучването разкри, че най-добрият източник на атоми с прикрепени „допълнителни“ електрони е индуктивно свързана плазма от водород или деутерий, легирана с цезиеви атоми. В този случай „индуктивно свързан“ означава, че около плазмата е навита намотка, през която преминава високочестотен ток, и плазмата индуктивно абсорбира тази енергия. След това електростатичният потенциал на специална решетка изтегля електрони и отрицателни йони напред. Електроните се отклоняват от специални магнити, а йоните летят напред и се ускоряват от електростатично поле до енергия от 1 MeV. За да се ускори до 1 MeV, е необходимо да се създаде потенциал на решетките от +1 Megavolt. 1 милион волта е много сериозна стойност, която усложнява живота при разработването на много елементи от този ускорител и на практика е границата за сегашното състояние на технологиите. В този случай планираният йонен ток е 47 ампера, т.е. Мощността на „йонния прожектор“ ще бъде почти 47 мегавата.

Разработването на източник на отрицателни йони, базиран на индуктивно свързана плазма, премина през няколко етапа.

И така, йоните, удължени и ускорени на 5 решетки с потенциална разлика от 200 киловолта до 1 мегаелектронволт, влизат в неутрализатора - обем, в който се изпомпва газ при налягане сто пъти по-високо от това в областта на йонизация (но все пак това е доста дълбок вакуум). Тук H- или D- йони се сблъскват с H2 или D2 молекули чрез реакцията H- + H2 = H + H*. Ефективността на неутрализация обаче е далеч от 100% (а по-скоро 50%). Сега лъчът трябва да бъде изчистен от останалите заредени частици, които все още няма да могат да проникнат в плазмата. По-нататък по пътя има абсорбер на остатъчни йони - медна мишена с водно охлаждане, върху която отново електростатично се отклонява всичко, което запазва заряд. В същото време енергията, която абсорбаторът е принуден да поеме, е малко повече от 20 мегавата.

Външен вид на неутрализатора и неговите характеристики.

След охлаждането възниква друг проблем - „допълнителните“ йони, след като са неутрализирани, се превръщат в газ, доста голямо количество газ, който трябва да се изпомпва от кухината на NBI. Изглежда, че току-що го изпомпахме, но преди и след неутрализатора, напротив, имаме нужда от по-добър вакуум. Помпите за периодична криотерапия, разположени отстрани, влизат в действие. Като цяло криотерапевтичните помпи са една от темите, които са много напреднали в рамките на разработките на CTS. Факт е, че всеки термоядрен плазмен капан трябва да изпомпва смес от хелий, деутерий и тритий в големи обеми. Такава смес обаче не може да се изпомпва механично (например с турбомолекулярни помпи) поради факта, че тритият преминава през въртящи се уплътнения. Алтернативна технология, криокондензационните помпи, не работят много добре поради хелия, който остава в газообразно състояние при ниски налягания до минималните разумни температури, до които кондензаторът на такава помпа може да бъде охладен. Оставаше само една технология - да се отложи газовата смес върху въглен, охладен до 4,7K - в този случай сорбцията на газ се извършва на повърхността. След това повърхността може да се нагрее и десорбираните газове могат да бъдат насочени към система за разделяне, която ще изпрати опасния тритий за съхранение.

Една от най-големите помпи в света от този тип се разработва за ITER NBI и е разположена от двете страни на системата за охлаждане на йони. Състои се от много венчелистчета, които периодично променят конфигурацията си, загряват се до 80K и изхвърлят натрупания газ в приемника, след което отново се охлаждат и отварят за по-нататъшна сорбция.

Криссорбционни помпи на неутрализатора.

Между другото, трябва да се отбележи, че работещи на същия периодичен принцип ще бъдат инсталирани в самия токамак ITER по протежение на долния пояс около дивертора. Периодичното им заравяне и отваряне на гигантски тарелкови клапани (с диаметър метър) за нагряване, десорбция и обратно охлаждане някак ми напомня на стиймпънк машини в духа на 19 век :)

Една от криосорбционните камери на основния обем на ITER

Междувременно в NBI практически формиран лъч от неутрални водородни или деутерийни атоми с мощност от 20 мегавата преминава през последното устройство - калориметър/пречиствател на лъчи. Това устройство изпълнява задачите за абсорбиране на неутрални атоми, които са се отклонили твърде много от оста на тунела („почистване на лъча“), през който навлизат в плазмата, и точно измерване на енергията на неутралните атоми, за да разбере приноса на NBI за нагряването на плазмата. На този етап задачата на NBI може да се счита за изпълнена!

Въпреки това би било твърде лесно за ITER да направи машина 20 пъти по-мощна от аналозите си, използвайки технологии, които не са съществували по време на разработката. Както обикновено, средата на токамака налага своите сурови условия.

Първо, цялата тази система за електростатично ускорение/отклонение/затихване е много чувствителна към магнитни полета. Тези. поставянето му до най-големите магнити в света е ужасно лоша идея. За потискане на тези полета ще се използва комбинация от активни антимагнитни полета, създадени от 400 киловата „топли“ намотки и екрани от пермалой. Въпреки това, остатъчните смущения са един от обектите на интензивна работа по проекти.

NBI клетка в сградата на токамака ITER. Средният NBI показва жълти магнитни екраниращи блокове и сиви рамки на намотки за неутрализиране на външно поле.

Вторият проблем е тритият, който неизбежно ще прелети през тунела за захранване на лъча и ще се утаи вътре в NBI. Което автоматично го прави неизползваем от хората. Следователно, една от системите за роботизирана поддръжка на ITER ще бъде разположена в камерата на NBI и ще обслужва 2 ускорителя на енергиен лъч от 17 мегавата всеки (да, когато консумира повече от 50 мегавата от изхода, системата доставя само 17 мегавата на плазмата - т. скапана ефективност) и една диагностика (взаимодействието на такъв лъч с плазмата дава много информация за разбиране на ситуацията в нея) на 100 киловата.

Енергиен баланс на неутрален инжектор.

Третият проблем е нивото от 1 мегаволт. Самият NBI идва с захранващи линии за източници на плазма, различни извличащи и екраниращи решетки, 5 ускоряващи потенциала (всеки се различава от съседния с 200 киловолта, между тях тече ток от около 45 ампера), линии за захранване с газ и вода. Всички тези системи трябва да бъдат въведени вътре в устройството, изолирайки спрямо земята с 1 мегаволт. В същото време изолация от 1 мегаволт във въздуха означава защитен от пробив радиус от ~1 метър, което едва ли е реалистично, когато има ~20 линии, които трябва да бъдат електрически изолирани една от друга в един вход. Тази задача беше изпълнена чрез разпределение на източници на високо напрежение върху голяма площ и въвеждане през тунел, пълен с SF6 под налягане. Сега обаче захранващите канали въздух-SF6/SF6 - вакуумът в този тунел - стават критични - накратко, много задачи за инженерите с високо напрежение с параметри, които не се срещат в търговската мрежа в тази индустрия.

Сграда с високо напрежение на NBI. Вдясно са спомагателни източници, вляво са 2 групи от по 5 ускорителни източника с високо напрежение, в сградатаизолиран 1 MV източници. Вляво има клетка в сградата на токамака, където са разположени 3 NBI + диагностичен лъч.

Раздел NBI в ITER. Отляво на NBI има зелен, високоскоростен вакуумен затвор, който прекъсва NBI от токамака, ако е необходимо. Цилиндричната втулка 1 мегаволт и нейните размери са ясно видими.

В камерата на NBI има място за трети енергиен модул, за евентуално енергийно надграждане на ITER. Сега се предвижда системата за плазмено отопление да бъде с мощност 74 мегавата - 34 NBI, 20 MW високочестотно радио отопление и 20 MW нискочестотно, а в бъдеще - до 120 мегавата, което ще удължи продължителността на плазменото горене до час с мощност 750 мегавата.

Щанд комплекс MITICA + SPIDER

Energy NBI Europe произвежда, договорите вече са раздадени. Част от източниците на постоянен ток с високо напрежение ще се произвеждат в Япония. Тъй като устройството NBI по отношение на сложността и обхвата на работа може да се конкурира с всички токамаци от 80-те години, в Европа, в Падуа, ще бъде възпроизведен един модул NBI и първо отделен източник на отрицателни йони SPIDER в пълен размер (преди това , половината от него работеше на друг щанд през 2010 г. в Германския институт IPP). Този комплекс сега се пуска в експлоатация и до края на следващата година ще започнат първите експерименти върху него, а до 2020 г. се надяват да разработят всички аспекти на системата NBI.

Собственици на патент RU 2619923:

Област на технологиите

Предметът на изобретението, описано тук, най-общо се отнася до инжектори с неутрален сноп частици и по-специално до инжектор с неутрален сноп частици с отрицателни йони.

Предишен чл

Всъщност до ден днешен лъчите неутрални частици, използвани в изследванията на термоядрения синтез, ецването, обработката на материали, стерилизацията и други приложения, се генерират от положителни йони. Положителните йони на изотопа на водорода се извличат и ускоряват от газоразрядната плазма с помощта на електростатични полета. Непосредствено след земната равнина на ускорителя те навлизат в газова клетка, където претърпяват както реакции на обмен на заряд, за да произведат йонизация на електрони, така и реакции на ударна йонизация за допълнително задържане. Тъй като напречното сечение на обмен на заряд пада много по-бързо с увеличаване на енергията, отколкото напречното сечение на йонизацията, фракцията на равновесните неутрални частици в дебел газов елемент започва да пада бързо при енергии над 60 keV за водородните частици. За приложения с неутрален сноп от частици на изотопни водородни йони, изискващи енергия доста над тази, е необходимо да се образуват и ускорят отрицателните йони и след това да се превърнат в неутрални частици в тънък газов елемент, което може да доведе до фракция на неутрални частици от приблизително 60% над широк диапазон от енергии до няколко MeV. Дори по-големи пропорции на неутрални частици могат да бъдат получени, ако се използва плазмен или фотонен елемент за преобразуване на високоенергийни отрицателни йонни лъчи в неутрални частици. В случай на фотонен елемент, в който енергията на фотона надвишава афинитета към електрона на водорода, делът на неутралните частици може да бъде почти 100%. Трябва да се отбележи, че идеята за използване на отрицателни йони във физиката на ускорителя е формулирана за първи път от Алварес преди повече от 50 години.

Тъй като лъчите от неутрални частици за възбуждане и текущо нагряване в големите термоядрени устройства на бъдещето, както и някои приложения в модерни устройства, изискват значително по-високи енергии от наличните с положителни йони, през последните години бяха разработени лъчи от неутрални частици, базирани на отрицателни йони . Въпреки това, постигнатите до момента токове на лъчи са значително по-ниски от токовете на лъчи, генерирани по напълно конвенционален начин, използвайки източници на положителни йони. Физическата причина за по-ниската производителност на източниците на отрицателни йони по отношение на тока на лъча е ниският електронен афинитет на водорода, който е само 0,75 eV. Следователно е много по-трудно да се образуват отрицателни водородни йони, отколкото техните положителни еквиваленти. Също така е доста трудно за новородените отрицателни йони да достигнат изтеглящата област без сблъсъци с високоенергийни електрони, които е много вероятно да доведат до загуба на излишен слабо свързан електрон. Издърпването на H - йони от плазмата за образуване на лъч е също така по-трудно, отколкото за H + йони, тъй като отрицателните йони са придружени от много по-голям електронен ток, освен ако не се прилагат мерки за ограничаване. Тъй като напречното сечение за сблъскване на електрон от H - йон за образуване на атом е значително по-голямо от напречното сечение за H + йони за получаване на електрон от водородна молекула, частта от йони, превърнати в неутрални частици по време на ускорението може да бъде значително, ако плътността на газовата линия в пътя на ускорителя не е сведена до минимум чрез работа на йонния източник при ниско налягане. Йони, които са преждевременно неутрализирани по време на ускорението, образуват остатък с ниска енергия и обикновено имат по-голяма дивергенция от йони, които изпитват пълен потенциал за ускорение.

Неутрализиране на лъч от ускорени отрицателни йони може да се извърши в газова мишена с ефективност от приблизително 60%. Използването на плазмени и фотонни мишени дава възможност за допълнително повишаване на ефективността на неутрализация на отрицателните йони. Общата енергийна ефективност на инжектора може да бъде подобрена чрез възстановяване на енергията на йонните видове, останали в лъча след преминаване през неутрализатора.

Схематична диаграма на инжектор с неутрален сноп от частици с висока мощност за токамак ITER, който също е типичен за други разглеждани системи за задържане на магнитна плазма в реактор, е показан на фиг. 3. Основните компоненти на инжектора са силнотоков източник на отрицателни йони, йонен ускорител, неутрализатор, магнитен сепаратор на заредената компонента на презаредения лъч с йоноприемници/рекуператори.

За да се поддържат необходимите условия на вакуум в инжектора, обикновено се използва високовакуумна помпена система с големи спирателни вентили за прекъсване на потока на лъча от плазменото устройство и/или осигуряване на достъп до основните елементи на инжектора. Параметрите на лъча се измерват с помощта на прибиращи се калориметрични цели, както и с неразрушителни оптични методи. Образуването на мощни снопове от неутрални частици изисква използването на подходящ източник на енергия.

Според принципа на образуване източниците на отрицателни йони могат да бъдат разделени на следните групи:

Източници на обемно образуване (плазма), при които йони се образуват в обема на плазмата;

Повърхностно образуващи източници, при които йони се образуват върху повърхността на електроди или специални мишени;

Повърхностни плазмени източници, в които йони се образуват върху повърхностите на електроди, взаимодействащи с плазмени частици, които са разработени от групата от Новосибирск; И

Източници за обмен на заряд, в които се образуват отрицателни йони поради обмен на заряд на лъчи от ускорени положителни йони върху различни мишени.

За образуване на плазма в съвременните обемни източници на H - йони, подобни на източник на положителни йони, се използват дъгови разряди с термоефекти или кухи катоди, както и радиочестотни разряди във водород. За да се подобри задържането на електрони по време на разреждане и да се намали плътността на водорода в газоразрядната камера, което е важно за източниците на отрицателни йони, се използват разряди в магнитно поле. Широко използвани са системи с външно магнитно поле (т.е. с геометрия на Penning или магнетронна геометрия на електродите, с колебания на електрони в надлъжното магнитно поле на „отразяващ“ разряд) и системи с периферно магнитно поле (мултиполюс). На Фиг. 4 е показан напречен разрез на разрядна камера с периферно магнитно поле, проектирано за струен инжектор с неутрален лъч на частици. Магнитното поле в периферията на плазмената кутия се формира от постоянни магнити, монтирани на външната й повърхност. Магнитите са подредени в редове, в които посоката на намагнитване е постоянна или варира в изместен модел, така че линиите на магнитното поле да имат геометрията на линейни или разместени заострени издатини близо до стената.

Използването на системи с многополярно магнитно поле в периферията на плазмените камери, по-специално, прави възможно системите да поддържат плътна плазма в източника при намалено работно налягане на газа в камерата до 1-4 Pa (без цезий) и до 0,3 Pa в системи с цезий. Това намаление на плътността на водорода в разрядната камера е особено важно за гигантски йонни източници с голям ток с множество отвори, които се разработват за използване в изследвания на термоядрения синтез.

Понастоящем източниците на йони, базирани на образуване на повърхностна плазма, се считат за най-подходящи за образуване на силнотокови лъчи от отрицателни йони.

В източници на йони, базирани на образуване на повърхностна плазма, йони се образуват при взаимодействието между частици с достатъчна енергия и повърхност с ниска работа на изход. Този ефект може да бъде подобрен чрез алкално покритие на бомбардираната повърхност. Има два основни процеса, а именно термодинамично равновесна повърхностна йонизация, при която бавен атом или молекула, удрящи се в повърхност, се излъчва обратно като положителен или отрицателен йон след средно време на престой, и неравновесно (кинетично) взаимодействие атом-повърхност, при което отрицателни йони, образувани чрез разпрашаване, ударна десорбция (за разлика от термичната десорбция, която десорбира термичните частици) или отражение, когато са покрити с алкални метали. В процеса на термодинамично равновесна йонизация, адсорбираните частици се отделят от повърхността при условия на термично равновесие. Коефициентът на йонизация на частиците, напускащи повърхността, се определя с помощта на формулата на Saha и се предполага, че е много малък ~0,02%.

Процесите на неравновесна кинетична повърхностна йонизация вероятно са много по-ефективни на повърхността и имат доста ниска работна функция, сравнима с електронния афинитет на отрицателния йон. По време на този процес отрицателен йон се отделя от повърхността, разрушавайки подповърхностната бариера, използвайки кинетична енергия, получена от първичната частица. Близо до повърхността енергийното ниво на допълнителния електрон е под горното ниво на Ферми на електроните в метала и това ниво може много лесно да бъде заето от тунелиране на електрони извън метала. По време на миграцията на йони от повърхността, той преодолява потенциална бариера, образувана от огледален заряд. Полето на модела на разпределение на заряда повишава енергийното ниво на допълнителния електрон спрямо енергийните нива на електроните в метала. Започвайки от определено критично разстояние, нивото на допълнителния електрон става по-високо от горното енергийно ниво на електроните в метала и резонансното тунелиране връща електрона от изходящия йон обратно в метала. Ако частицата се отдели достатъчно бързо, скоростта на отрицателна йонизация се очаква да бъде доста висока за повърхност с ниска работна функция, което може да се осигури чрез покритие от алкален метал, особено цезий.

Експериментално е показано, че степента на отрицателна йонизация на водородните частици, отделени от тази повърхност с намалена работа на работа, може да достигне =0,67. Трябва да се отбележи, че работната функция върху волфрамови повърхности има минимална стойност с Cs покритие от 0,6 монослоя (върху повърхността на 110 волфрамов кристал).

За разработване на източници на отрицателни водородни йони е важно интегралният добив на отрицателни йони да е достатъчно висок, K - = 9-25%, за сблъсъци на водородни атоми и положителни йони с енергия от 3-25 eV с повърхности с ниска работа функция, като Mo+Cs, W+Cs. По-специално (виж Фиг. 5), при бомбардиране на цезирана молибденова повърхност с атоми на Franck-Condon с енергия над 2 eV, интегралната ефективност на преобразуване в Н - йони може да достигне K - ~8%.

В повърхностните плазмени източници (SPS) образуването на отрицателни йони се осъществява поради кинетична повърхностна йонизация, а именно процесите на разпръскване, десорбция или отражение върху електродите в контакт с газоразрядната плазма. Специални емитерни електроди с намалена работна функция се използват в SPS за подобряване на образуването на отрицателни йони. По правило добавянето на малко количество цезий към разряда позволява да се увеличи яркостта и интензитета на Hˉ лъчите в колектора. Въвеждането на цезиеви атоми в разряда значително намалява съпътстващия поток от електрони, изтеглени с отрицателни йони.

В SPS газоразрядната плазма изпълнява няколко функции, а именно образува интензивни потоци от частици, бомбардиращи електродите; плазмената обвивка, съседна на електрода, образува ускорението на йоните, като по този начин увеличава енергията на бомбардиращите частици; отрицателните йони, които се образуват в електродите с отрицателен потенциал, се ускоряват от потенциала на плазмената обвивка и проникват през плазмения лист в областта на изтегляне без значително разрушаване. Интензивно образуване на отрицателни йони с доста висока ефективност на използване на енергия и газ се получава в различни модификации на SPS при условия на "мръсен" газов разряд и интензивно бомбардиране на електродите.

Няколко SPS източника са разработени за големи термоядрени устройства като LHD, JT-60U и International (ITER) токамак.

Типичните характеристики на тези източници могат да бъдат разбрани, като се вземе предвид LHD стелараторният инжектор, който е показан на ФИГ. 6. Плазмата с дъгов разряд се формира в голяма магнитна камера с многополюсни лопатки с обем ~100 литра. Двадесет и четири волфрамови нишки поддържат дъга от 3 kA, ~80 V при налягане на водорода от приблизително 0,3-0,4 Pa. Външен магнитен филтър с максимално поле в центъра от ~50 Gauss осигурява електронна плътност и намаляване на температурата в зоната на екстракция близо до плазмения електрод. Положителното отклонение на плазмения електрод (~10 V) намалява съпътстващия електронен поток. Отрицателните йони се образуват върху плазмения електрод, покрит с оптимален слой цезий. Външни цезиеви пещи (три за един източник), оборудвани с пневматични клапани, осигуряват разпределено инжектиране на цезиеви атоми. Образуването на отрицателни йони достига максимум при оптималната температура на плазмения електрод 200-250 o C. Плазменият електрод е термично изолиран и температурата му се определя чрез плазмения разряд на силовите товари.

Четири-електродната йонна оптична система с множество отвори, която се използва в източника на йони LHD, е показана на Фиг. 7. Отрицателните йони се изтеглят през 770 радиационни отвори с диаметър 1,4 см. Отворите заемат площ от 25⋅125 cm 2 върху плазмения електрод. Малки постоянни магнити са вградени в решетката за извличане между отворите, за да отклонят съвместно извлечените електрони от лъча върху стената на извличащия електрод. Допълнителна електронна спирачна решетка, монтирана зад екстракционната решетка, прихваща вторични електрони, разпръснати обратно или излъчени от стените на екстракционните електроди. В източника на йони се използва многослойна заземена мрежа с висока прозрачност. Това намалява зоната на пресичане на лъча, като по този начин увеличава капацитета за задържане на напрежението и понижава налягането на газа в пролуките с коефициент 2,5 със съответно намаляване на загубите при отстраняване на лъча. Както извличащият електрод, така и заземяващият електрод са с водно охлаждане.

Въвеждането на цезиеви атоми в многоточков източник осигурява 5-кратно увеличение на тока на извлечените отрицателни йони и линейно увеличение на добива на Н йони - в широк диапазон от мощности и налягания на разряд, когато се пълни с водород. Други важни предимства на въвеждането на цезиеви атоми са ~10-кратно намаляване на ко-екстрахирания електронен ток и значително намаляване на налягането на водорода по време на разреждане до 0,3 Pa.

Многовърховите източници в LHD обикновено осигуряват приблизително 30 A йонен ток с плътност на тока от 30 mA/cm 2 за импулси от 2 секунди. Основните проблеми за йонните източници на LHD са блокиране на цезий, който се въвежда в дъговата камера, от волфрам, разпръскан от нишките, и намаляване на способността да поддържат високи напрежения, когато работят в режим на дълги импулси при високи нива на мощност.

LHD инжекторът с неутрален лъч на частици с отрицателни йони има два източника на йони, взаимодействащи с водород при номинална енергия на лъча от 180 keV. Всеки инжектор постига номинална мощност на инжектиране от 5 MW за 128 секунден импулс, така че всеки източник на йони осигурява 2,5 MW лъч от неутрални частици. ФИГУРИ 8А и В показват LHD инжектор с неутрален лъч на частици. Фокусното разстояние на източника на йони е 13 m, а точката на обръщане на двата източника е 15,4 m по-долу. Инжекционният порт е дълъг приблизително 3 m, като най-тясната част е с диаметър 52 cm и дължина 68 cm.

Йонни източници с радиочестотни устройства за формиране на плазма и образуване на отрицателни йони върху покрит с цезий плазмен електрод са разработени в IPP Garching. RF драйверите произвеждат по-чиста плазма, така че няма блокиране на цезий от волфрам в тези източници. Извличане на импулс в стационарно състояние на отрицателен йонен лъч с ток на лъча от 1 A, енергия от ~ 20 kV и продължителност от 3600 секунди беше демонстрирано от IPP през 2011 г.

Понастоящем високоенергийните инжектори на лъчи от неутрални частици, които се разработват за устройства за следващ етап на термоядрен синтез, като ITER Tokamak, не демонстрират стабилна работа при необходимата енергия от 1 MeV и работа в стационарни или непрекъснати вълнови (CW) режими. ) при достатъчно висок ток. Следователно е необходимо да се разработят осъществими решения, ако е възможно да се разрешат проблеми, предотвратяващи постигането на целевите параметри на лъча, като например енергия на лъча в диапазона от 500-1000 keV, ефективна плътност на тока в неутрални частици на главния порт на резервоара при 100-200 A/m 3, мощността на инжектор на лъч от неутрални частици е приблизително 5-20 MW, продължителността на импулса е 1000 секунди, а газовите натоварвания, въведени през инжектора на лъч, са по-малко от 1-2 % от тока на лъча. Трябва да се отбележи, че постигането на тази цел става много по-евтино, ако отрицателният йонен ток в инжекторния модул се намали до ток за извличане на йони от 8-10 A в сравнение с тока за извличане на йони от 40 A за лъча ITER. Постепенното намаляване на тока на извличане и мощността на лъча трябва да доведе до драматични промени в дизайна на ключовите елементи на йонния източник под формата на инжектор и високоенергиен ускорител, така че да станат приложими много по-сложни технологии и подходи, като по този начин се увеличи надеждност на инжектора. Следователно, в настоящата ситуация се предлага ток на извличане от 8-10 A на модул, като се допуска, че необходимата изходна мощност на инжектиране може да бъде получена с помощта на множество инжекторни модули, произвеждащи лъчи с ниска дивергенция и висока плътност на тока.

Ефективността на повърхностните плазмени източници е сравнително добре документирана и няколко йонни източника, работещи днес, произвеждат непрекъснати, мащабируеми йонни лъчи над 1 A или повече. Досега основните параметри на инжекторите с неутрален лъч на частици, като мощност на лъча и продължителност на импулса, са доста далеч от тези, необходими за разглеждания инжектор. Текущото състояние на развитие на тези инжектори може да се разбере от таблица 1.

Поради това е желателно да се осигури подобрен инжектор за сноп от неутрални частици.

Кратко описание на изобретението

Изпълненията, осигурени тук, са насочени към системи и методи за инжектор на лъч с неутрални частици с отрицателни йони. Инжекторът за лъч неутрални частици с отрицателни йони съдържа източник на йони, ускорител и неутрализатор за получаване на сноп неутрални частици с мощност приблизително 5 MW с енергия приблизително 0,50-1,0 MeV. Йонният източник се намира във вакуумен резервоар и произвежда отрицателен йонен лъч при 9 A. Йоните, генерирани от йонния източник, се ускоряват предварително до 120 kV преди инжектиране във високоенергийния ускорител посредством електростатична предварителна решетка с много апертури -ускорител в източника на йони, който се използва за извличане на снопове йони от плазмата и ускоряването им до определена част от необходимата енергия на снопа. Лъчът от 120 keV от източника на йони преминава през двойка дефлекторни магнити, които позволяват на лъча да бъде аксиално изместен преди да влезе във високоенергийния ускорител. След ускорение до пълна енергия лъчът влиза в неутрализатора, в който частично се превръща в лъч от неутрални частици. Останалите видове йони се отделят от магнит и се изпращат към преобразуватели на електростатична енергия. Лъч от неутрални частици преминава през спирателен вентил и навлиза в плазмената камера.

Поддържа се повишена температура на плазмообразувателите и вътрешните стени на плазмената кутия на източника на йони (150-200°C), за да се предотврати натрупването на цезий върху техните повърхности. Предвиден е разпределителен колектор за доставяне на цезий директно върху повърхността на плазмените масиви, а не в плазмата. Това представлява промяна от съществуващите йонни източници, които подават цезий директно в камерата за плазмен разряд.

Магнитното поле, използвано за отклоняване на съвместно извлечените електрони в областите на йонна екструзия и предварително ускоряване, се генерира от външни магнити, а не от магнити, вградени в тялото на решетката, както в предишните проекти. Липсата на вградени „нискотемпературни“ магнити в решетките позволява нагряването им до повишени температури. Предишните дизайни често използват магнити, вградени в корпуса на решетката, което често води до значително намаляване на тока на изтегляне на лъча и предотвратява работата при висока температура и правилното нагряване/охлаждане.

Високоволтовият ускорител не е директно свързан към източника на йони, но е отделен от източника на йони чрез преходна зона (линия за транспортиране на нискоенергиен лъч - LEBT) с отклоняващи магнити, вакуумни помпи и цезиеви уловители. Преходната зона прихваща и отстранява повечето от съвместно течащите частици, включително електрони, фотони и неутрални частици от лъча, изпомпва газа, освободен от източника на йони и не му позволява да достигне ускорителя с високо напрежение, предотвратява изтичането на цезий от източника на йони и навлизането в ускорителя с високо напрежение, предотвратява навлизането на електрони и неутрални частици, произведени чрез отстраняване на отрицателни йони, в ускорителя с високо напрежение. В предишни конструкции източникът на йони е директно свързан към ускорителя с високо напрежение, което често излага ускорителя с високо напрежение на газ, заредени частици и цезий, протичащи от и в източника на йони.

Отклоняващите магнити в LEBT отклоняват и фокусират лъча по оста на ускорителя и по този начин компенсират всички измествания и отклонения на лъча по време на транспортиране през магнитното поле на йонния източник. Изместването между осите на предускорителя и високоволтовия ускорител намалява потока на успоредно течащи частици в високоволтовия ускорител и предотвратява силно ускорените частици (положителни йони и неутрални частици) да текат обратно в предускорителя и източника на йони. Фокусирането на лъча също така насърчава хомогенността на лъча, влизащ в ускорителя, в сравнение със системите, базирани на мрежа с множество апертури.

Неутрализаторът включва плазмен неутрализатор и фотонеутрализатор. Плазменият неутрализатор се основава на многоточкова система за задържане на плазмата с постоянни магнити със силни магнитни полета по стените. Фотонният неутрализатор е фотонен капан, базиран на цилиндричен резонатор със силно отразяващи стени и изпомпван с високоефективни лазери. Тези технологии за неутрализиране никога не са били обмисляни за използване в търговски инжектори с неутрален лъч на частици.

Други системи, методи, характеристики и предимства на примерните изпълнения ще станат очевидни за специалистите в областта след изследване на придружаващите чертежи и подробно описание.

Кратко описание на чертежите

Подробности за примерните изпълнения, включително структура и начин на работа, могат да бъдат научени отчасти чрез изследване на придружаващите чертежи, в които подобни референтни номера се отнасят до подобни части. Компонентите в чертежите не са непременно начертани в мащаб, но вместо това акцентът е поставен върху илюстрирането на принципите на изобретението. Освен това всички илюстрации са предназначени да предадат общи идеи и относителните размери, форми и други подробни атрибути могат да бъдат илюстрирани схематично, а не буквално или точно.

ФИГУРА 1 е изглед отгоре на схема на инжектор на лъч с неутрални частици с отрицателни йони.

ФИГУРА 2 е изометричен изглед на напречно сечение на инжектора с неутрални лъчи на отрицателни йони, показан на ФИГУРА 1.

Фигура 3 е изглед отгоре на инжектор за неутрални частици с висока мощност за токамак ITER.

Фигура 4 е изометричен напречен разрез на разрядна камера с периферно многополюсно магнитно поле за струен инжектор с неутрален лъч на частици.

Фигура 5 е графика, показваща интегралния добив на отрицателни йони, получени чрез бомбардиране на Mo+Cs повърхност с неутрални Н атоми и положителен молекулен Н като функция на падащата енергия. Добивът се подобрява чрез използване на DC цезиране в сравнение само с повърхностно предварително цезиране.

ФИГУРА 6 е изглед отгоре на източник на отрицателни йони за LHD.

ФИГУРА 7 е схематичен изглед на йонна оптична система с множество отвори за LHD източник.

8A и B са изгледи отгоре и отстрани на LHD инжектора с неутрален лъч на частици.

Фигура 9 е напречен разрез на източника на йони.

ФИГУРА 10 е напречен разрез на нискоенергиен източник на водороден атом.

ФИГУРА 11 е графика, показваща траекториите на Н-йони в нискоенергийния път.

Фигура 12 е изометричен изглед на ускорителя.

ФИГУРА 13 е диаграма, показваща траектории на йони в ускоряваща тръба.

ФИГУРА 14 е изометричен изглед на триплет от квадруполни лещи.

ФИГУРА 15 е диаграма, показваща изглед отгоре (а) и страничен изглед (b) на траектории на йони в ускорител на високоенергийна транспортна линия на лъч.

ФИГУРА 16 е изометричен изглед на разположението на плазмените мишени.

ФИГУРА 17 е диаграма, показваща резултатите от двумерни изчисления на забавянето на йонния лъч в рекуператора.

Трябва да се отбележи, че елементи от подобни структури или функции обикновено са представени с подобни референтни номера за целите на илюстрацията в чертежите. Трябва също да се отбележи, че чертежите са предназначени само за улесняване на описанието на предпочитаните изпълнения.

Описание на предпочитаните изпълнения на изобретението

Всяка от допълнителните характеристики и идеи, разкрити по-долу, може да се използва самостоятелно или в комбинация с други характеристики и идеи, за да се осигури нов инжектор с неутрален лъч на частици, базиран на отрицателни йони. Представителни примери на изпълненията, описани тук, са описани по-подробно по-долу, които примери използват много от тези допълнителни характеристики и концепции, самостоятелно или в комбинация, с позоваване на придружаващите чертежи. Това подробно описание има за цел само да предостави на специалистите в областта допълнителни детайли за практикуване на предпочитаните аспекти на ученията на настоящото изобретение и не е предназначено да ограничава обхвата на изобретението. Съответно, комбинациите от характеристики и стъпки, разкрити в следващото подробно описание, може да не са необходими за практикуване на изобретението в неговия най-широк смисъл, но вместо това се преподават просто за конкретно описание на примерни примери на настоящите концепции.

Освен това, различни характеристики на примерните примери и зависимите претенции могат да бъдат комбинирани по начини, които не са конкретно и изрично изброени, за да осигурят допълнителни полезни изпълнения на настоящите учения. Освен това трябва ясно да се отбележи, че всички характеристики, разкрити в описанието и/или претенциите, са предназначени да бъдат разкрити отделно и независимо една от друга за целите на първоначалното разкриване, както и за целите на ограничаване на претендирания предмет, независимо на подреждането на характеристиките в изпълнението на изпълненията и/или в претенциите. Трябва също така да се отбележи, че всички стойностни диапазони или индикатори за групи обекти разкриват всяка възможна междинна стойност или междинен обект за целите на първоначалното разкриване, както и за целите на ограничаване на претендирания обект.

Изпълненията, осигурени тук, са насочени към нов инжектор с неутрален сноп от частици, базиран на отрицателни йони, с енергия за предпочитане приблизително 500-1000 keV и висока обща енергийна ефективност. Предпочитано разположение на изпълнение на инжектор за лъч с неутрални частици с отрицателни йони 100 е илюстрирано на ФИГУРИ 1 и 2. Както е показано, инжекторът 100 включва източник на йони 110, възвратен клапан 120, отклоняващи магнити 130 за отклоняване на лъча с ниска енергия линия, опорен изолатор 140, високоенергиен ускорител 150, спирателен вентил 160, неутрализираща тръба (показана схематично) 170, разделителен магнит (показан схематично) 180, спирателен вентил 190, евакуационни панели 200 и 202, вакуумен резервоар 210 (който е част от вакуумният резервоар 250, обяснен по-долу), криосорбционните помпи 220 и триплет от квадруполни лещи 230. Инжекторът 100, както е отбелязано по-горе, съдържа източник на йони 110, ускорител 150 и неутрализатор 170 за генериране на лъч от неутрални частици от приблизително 5 MW с енергия приблизително 0,50-1,0 MeV. Източникът на йони 110 е разположен във вакуумния резервоар 210 и произвежда отрицателен йонен лъч от 9 А. Вакуумният резервоар 210 е предубеден до -880 kV, т.е. спрямо земята и е монтиран върху изолационни опори 140 вътре в резервоар 240 с по-голям диаметър, пълен с газ SF6. Йоните, генерирани от източника на йони, се ускоряват предварително до 120 kV, преди да бъдат инжектирани във високоенергийния ускорител 150 от електростатичен преускорител с множество отвори 111 (вижте ФИГ. 9) в източника на йони 110, който се използва за изтегляне на йони лъчи от плазмата и се ускоряват до определена част от необходимата енергия на лъча. Лъчът от 120 keV от йонния източник 110 преминава през двойка дефлекторни магнити 130, които позволяват на лъча да бъде извън оста, преди да влезе във високоенергийния ускорител 150. Евакуационните панели 202, показани между отклоняващите магнити 130, включват преграда и цезиев уловител.

Предполага се, че ефективността на използване на газа от източника на йони 110 е приблизително 30%. Планираният отрицателен ток на лъча на йони от 9-10 A съответства на вход на газ от 6-7 l⋅Torr/s в източник от 110 йона. Неутралният газ, протичащ от източника на йони 110, повишава средното си налягане в предускорителя 111 до приблизително 2x10-4 Torr. При това налягане неутралният газ води до ~10% загуби от йонен лъч в предускорителя 111. Между отклоняващите магнити 130 има отвори (не са показани) за неутрални частици, които са следствие от първичния отрицателен йонен лъч. Осигурени са също вентилационни отвори (не са показани) за положителни йони, които текат обратно от високоенергийния ускорител 150. Нискоенергийна диференциална изпомпваща транспортна линия на лъч 205 от помпени панели 200 се използва веднага след предварителното ускоряване, за да се намали налягането на газа до ~10-6 Torr, преди да достигне високоенергийния ускорител 150. Това води до допълнителна загуба на лъч от ~5%, но тъй като това се случва при ниска енергия преди ускорението, загубата на мощност е сравнително малка. Загубите при обмен на заряд във високоенергийния ускорител 150 са под 1% при фоново налягане от 10-6 Torr.

След ускорение до обща енергия от 1 MeV лъчът влиза в неутрализатор 170, където частично се преобразува в лъч от неутрални частици. Останалите видове йони се отделят от магнит 180 и се изпращат към преобразуватели на електростатична енергия (не са показани). Лъчът от неутрални частици преминава през спирателния вентил 190 и навлиза в плазмената камера 270.

Вакуумният резервоар 250 е разделен на две секции. Една секция съдържа преускорител 111 и нискоенергийна лъчева линия 205 в първия вакуумен резервоар 210. Друга секция съдържа високоенергийна лъчева линия 265, неутрализатор 170 и енергийни преобразуватели/рекуператори на заредени частици във втория вакуумен резервоар 255. Секциите на вакуумния резервоар 250 са свързани чрез камера 260 до 150 високоенергийна ускорителна тръба вътре.

Първият вакуумен резервоар 210 е вакуумната граница на предускорителя 111 и линията на нискоенергийния лъч 205, а резервоарът с по-голям диаметър или външният резервоар 240 е под налягане с SF6 за изолиране на високото напрежение. Вакуумните резервоари 210 и 255 действат като поддържаща структура за вътрешно оборудване като магнити 130, криосорбционни помпи 220 и др. Отстраняването на топлината от вътрешните топлопреносни компоненти трябва да се извърши чрез охлаждащи тръби, които трябва да имат прекъсвания на изолацията в случая на първия вакуумен резервоар 210, който е предубеден до -880 kV.

Източник на йони

Схематична диаграма на източника на йони 110 е показана на ФИГ. 9. Източникът на йони включва: електростатични многоапертурни решетки за предварително ускоряване 111, керамични изолатори 112, радиочестотни плазмени форми 113, постоянни магнити 114, плазмена кутия 115, канали за охлаждаща вода и колектори 116 и газови клапани 117. Източникът на йони 110 съдържа цезий молибден плазмена повърхност Решетките за предварително ускоряване 111 се използват за преобразуване на положителните йони и неутралните атоми, произведени от формиращите плазмата 113, в отрицателни йони в обема на плазменото разширение (обемът между формиращите 113 и решетките 111, обозначен със скоба означен като "PE" на ФИГ. 9) със задържане под формата на магнитно многополюсно острие, както се осигурява от постоянни магнити 114.

Положително напрежение на отклонение за приемане на електрони в решетките за предварително ускоряване на плазмата 111 се прилага към оптимизирани условия за образуване на отрицателни йони. Оформянето на отворите 111В в решетките за предварително ускоряване на плазмата 111 се използва за фокусиране на Н-йони в отворите на чертежната решетка 111В. Малък напречен магнитен филтър, образуван от външните постоянни магнити 114, се използва за намаляване на температурата на електроните, разпръснати от задвижващата област или областта на плазмения емитер PE на плазмената кутия 115 до областта на изтегляне ER на плазмената кутия 115. Електроните в плазмата се отразява от зоната на рисуване ER от полета на малък напречен магнитен филтър, образуван от външни постоянни магнити 114. Йоните се ускоряват до 120 kV преди да бъдат инжектирани във високоенергийния ускорител 150 през електростатичните плазмени решетки на преускорителя с множество отвори 111 в източника на йони 110. Преди ускоряване до висока енергия, йонният лъч има диаметър приблизително 35 см. Следователно източникът на йони 110 трябва да произведе 26 mA/cm2 в отворите 111В, като се приема 33% прозрачност в плазмените решетки на предускорителя 111. В сравнение с получените по-рано стойности, това представлява разумно разумна прогноза за 110 източник на йони.

Плазмата, която влиза в плазмената кутия 115, се формира от набор от плазмени формиратели 113, монтирани на задния фланец 115А на плазмената кутия, която за предпочитане е цилиндрична медна камера с водно охлаждане (700 mm в диаметър на 170 mm дължина). Отвореният край на плазмената кутия 115 е ограничен от плазмените решетки 111 на предускорителя на системата за ускоряване и разтягане.

Предполага се, че отрицателните йони трябва да се образуват на повърхността на плазмените решетки 111, които са покрити с тънък слой цезий. Цезият се въвежда в плазмената кутия 115 чрез използването на система за подаване на цезий (не е показана на ФИГ. 9).

Източникът на йони 110 е заобиколен от постоянни магнити 114, така че да образува конфигурация на върха на линията, за да ограничи плазмата и първичните електрони. Колони 114А от магнити върху цилиндричната стена на плазмената кутия 115 са свързани към задния фланец 115А чрез редове от магнити 114В, които също имат линейно-заострена конфигурация. Магнитен филтър близо до равнината на плазмените решетки 111 разделя плазмената кутия 115 на плазмен емитер PE и област на екстракция ER. Филтърни магнити 114С, монтирани във фланец 111А в съседство с плазмени решетки 111, осигуряват напречно магнитно поле (В=107 Gaus в центъра), което служи за предотвратяване на високоенергийни първични електрони, излъчвани от йонообразуватели 113, от достигане на изтеглящата област ER. Въпреки това, положителните йони и електроните с ниска енергия могат да бъдат разпръснати през филтъра в областта на изтегляне на ER.

Базираната на електрод система за изтегляне и предварително ускоряване 111 включва пет електрода 111C, 111D, 111E, 111F и 111G, всеки от които има 142 дупки или отвори 111В, оформени ортогонално в тях и използвани за осигуряване на лъч от отрицателни йони. Екстракционните отвори 111В имат диаметър 18 mm, така че общата йонна екстракционна площ на 142-те екстракционни отвори е приблизително 361 cm2. Плътността на отрицателния йонен ток е 25 mA/cm 2 и е необходим йонен лъч от 9 A. Магнитното поле на магнитите 114С във филтъра навлиза в пролуките между електростатичното извличане и решетките за предварително ускоряване 111, за да отклони съвместно извличащите електрони в специални слотове във вътрешната повърхност на отворите 111В в изтеглящите електроди 111С, 111D и 111Е. Магнитното поле на магнитите в магнитния филтър 114С, заедно с магнитното поле на допълнителните магнити 114D, осигурява отклоняване и прихващане на електрони, изтеглени съвместно с отрицателните йони. Допълнителните магнити 114D включват набор от магнити, монтирани между държачите на ускорителния електрод на ускорителната решетка 111F и 111G, разположени под изтеглящата решетка, съдържаща изтеглящите електроди 11C, 111D и 111E. Третият решетъчен електрод 111E, който ускорява отрицателните йони до 120 keV, е положително предубеден от заземения решетъчен електрод 111D, за да отразява обратните положителни йони, влизащи в решетката за предварително ускоряване.

Плазмените драйвери 113 включват две алтернативи, а именно радиочестотен плазмен драйвер и атомно-дъгов драйвер. Разработеният от БИЯФ плазмен дъгов генератор на базата на електродъгов разряд се използва в атомния формовчик. Особеност на плазмен генератор, базиран на дъгов разряд, е образуването на насочена плазмена струя. Йоните в разширяващата се струя се движат без сблъсъци и поради ускорение чрез спад в амбиполярния плазмен потенциал получават енергия от ~5-20 eV. Плазмената струя може да бъде насочена към наклонена молибденова или танталова повърхност на конвертора (виж 320 на фиг. 10), върху която в резултат на неутрализация и отражение на струята се образува поток от водородни атоми. Енергията на водородните атоми може да бъде увеличена отвъд първоначалните 5-20 eV чрез отрицателно отклонение на преобразувателя спрямо плазмена кутия 115. Експерименти за получаване на интензивни атомни потоци с такъв преобразувател бяха проведени в Института Будкер през 1982-1984 г.

На ФИГУРА 10 е показано, че проектираният нискоенергиен атомен източник 300 включва газов клапан 310, катодна вложка 312, електрически проводник към нагревател 314, колектори за охлаждаща вода 316, LaB6 емитер на електрони 318 и йон-атомен конвертор 320. експерименти се генерира поток от водородни атоми с еквивалентен ток от 20-25 A и енергия, варираща в диапазона от 20 eV до 80 eV, с ефективност над 50%.

Такъв източник може да се използва в източник на отрицателни йони за снабдяване на атомите с енергия, оптимизирана за ефективно образуване на отрицателни йони върху цезиевата повърхност на плазмените решетки 111.

Транспортна линия с ниско енергиен лъч

Н- йоните, образувани и предварително ускорени до енергия от 120 keV от източника на йони 110, докато преминават по нискоенергийната транспортна линия на лъча 205, се изместват перпендикулярно на посоката им на движение с 440 mm с отклонение от периферното магнитно поле на източника на йони 110 и от магнитното поле на два специални клиновидни отклоняващи магнита 130. Това изместване на отрицателния йонен лъч в транспортната линия на нискоенергийния лъч 205 (както е илюстрирано на ФИГ. 11) е предвидено за разделяне на областите на източникът на йони 110 и високоенергийният ускорител 150. Това отклонение се използва за предотвратяване на проникването на бързи атоми в резултат на отстраняване на Н-лъча върху остатъчния водород в ускоряващата тръба 150, за намаляване на потока на цезий и водород от източника на йони 110 в ускоряващата тръба 150, а също и за забавяне на потока от вторични йони от ускоряващата тръба 150 към източника 110 на йони. Фигура 11 показва изчислените траектории на Н - йони в нискоенергийната транспортна линия на лъча.

Високоенергиен път на лъча

Нискоенергийният лъч, излъчван от линията на нискоенергийния лъч, навлиза в конвенционалния електростатичен многоапертурен ускорител 150, показан на ФИГ. 12.

Резултатите от изчисляването на ускорението на отрицателен йонен лъч при 9 A, като се вземе предвид фракцията на пространствения заряд, са показани на фиг. 13. Йоните се ускоряват от енергия от 120 keV до 1 MeV. Ускоряващият потенциал при тръба 150 е 880 kV, а потенциалната стъпка между електродите е 110 kV.

Изчисленията показват, че напрегнатостта на полето не надвишава 50 kV/cm в оптимизираната ускоряваща тръба 150 върху електродите в области, където може да възникне електронен разряд.

Веднъж ускорен, лъчът преминава през триплет 230 от промишлени конвенционални квадруполни лещи 231, 232 и 233 (ФИГ. 14), които се използват за компенсиране на незначителното разфокусиране на лъча на изхода на ускоряващата тръба 150 и произвеждат предпочитан размер на лъча при изходния порт. Триплетът 230 е инсталиран във вакуумния резервоар 255 на високоенергийната транспортна линия 265. Всяка от квадруполните лещи 231, 232 и 233 включва конвенционален набор от квадруполни електромагнити, които генерират конвенционалните магнитни фокусиращи полета, осигурени във всички настоящи конвенционални ускорители на частици.

Изчислените траектории на 9 А отрицателен йонен лъч с напречна температура от 12 eV в ускоряващата тръба 150, квадруполните лещи 230 и високоенергийната транспортна линия на лъча 265 са показани на ФИГ. Изчислението съответства на лъча извън неговата точка на фокусиране.

Изчисленият диаметър на сноп от неутрални частици с еквивалентен ток 6 A след неутрализатора на разстояние 12,5 m на полувисочина на радиалния профил е 140 mm, като 95% от тока на снопа е в кръг с диаметър 180 мм.

Неутрализиране

Фотоелиминиращият неутрализатор 170, избран за лъчевата система, постига повече от 95% отстраняване на йонния лъч. Неутрализаторът 170 включва масив от ксенонови лампи и цилиндричен светлинен капан със силно отразяващи стени, за да осигури необходимата плътност на фотоните. Използват се охладени огледала с коефициент на отражение по-голям от 0,99, за да осигурят поток на мощност на стената от приблизително 70 kW/cm 2 . Като алтернатива може да се използва плазмен неутрализатор, като се използва традиционна технология, но с цената на леко намаляване на ефективността. Въпреки това, ефективност на неутрализация от ~85% на плазмения елемент е напълно достатъчна, ако системата за възстановяване на енергията има ефективност от>95%, както е предвидено.

Плазмата в плазмения неутрализатор се задържа в цилиндрична камера 175 с многополюсно магнитно поле по стените, което се формира от масив от постоянни магнити 172. Общ изглед на задържащото устройство е показано на фиг. 16. Преобразувателят 170 включва колектори за охлаждаща вода 171, постоянни магнити 172, катодни възли 173 и LaB6 катоди 174.

Цилиндричната камера 175 е с дължина 1,5-2 m и има отвори в краищата за преминаване на лъча. Плазмата се формира чрез използването на множество катодни модули 173, монтирани в центъра на ограничителната камера 175. Работният газ се подава близо до центъра на устройството 170. При експерименти с прототип на такъв плазмен неутрализатор 170, той трябва да бъде отбеляза, че задържането на електрони чрез многополюсни магнитни полета 172 по стените е доста добро и значително по-добро задържане на йони в плазмата. За да се изравни загубата на йони и електрони, в плазмата се развива значителен отрицателен потенциал, така че йоните да бъдат ефективно ограничени от електрическото поле.

Достатъчно дълго задържане на плазмата води до относително ниско ниво на разрядна мощност, необходимо за поддържане на плазмена плътност от приблизително 10 13 cm -3 в неутрализатор 170.

Възстановяване на енергия

Има обективни причини за постигане на висока енергийна ефективност в нашите условия. На първо място, това са следните: относително малък ток на йонен лъч и ниско енергийно разсейване. В разглежданата схема, когато се използват плазмени или парообразни метални мишени, може да се очаква, че остатъчният йонен ток трябва да бъде ~ 3 A след неутрализатора. Тези потоци от отклонени положителни или отрицателни йони трябва да бъдат отклонени през дефлекторния магнит 180 към два енергийни рекуператора, по един съответно за положителни и отрицателни йони. Проведени са числени симулации на забавянето на тези остатъчни отклонени йонни лъчи с обикновено 1 MeV и 3A енергии в директни преобразуватели в рекуператори без компенсация на пространствения заряд. Директният преобразувател преобразува значителна част от енергията, съдържаща се в остатъчния йонен лъч, директно в електричество и доставя останалата енергия като висококачествена топлина за включване в термичния цикъл. Директните преобразуватели съответстват на конструкцията на електростатичен модератор с много апертури, в резултат на което последователни секции от заредени електроди образуват надлъжни полета на разрушаване и абсорбират кинетичната енергия на йоните.

Фигура 17 показва резултатите от двумерни изчисления на забавянето на йонния лъч в преобразувателя. От представените изчисления следва, че забавянето на йонен сноп с енергия от 1 MeV до енергия от 30 keV е напълно осъществимо, така че да се получи коефициент на възстановяване от 96-97%.

Прегледани са предишни усилия за разработване на инжектори с неутрален сноп от частици с висока мощност, базирани на отрицателни йони, за да се разкрият критичните предизвикателства, които досега са възпрепятствали постигането на инжектори със стабилна работа в стационарно състояние от ~1 MeV и мулти-MW мощност. От най-важните изтъкваме следното:

Контрол на цезиев слой и загуба и повторно отлагане (контрол на температурата и др.)

Оптимизиране на повърхностното образуване на отрицателни йони за издърпване

Разделяне на съвместно течащи електрони

Нехомогенност на профила на йонния ток в плазмената решетка поради вътрешни магнитни полета

Ниска плътност на йонния ток

Ускорителите стават все по-сложни и все още се разработват много нови технологии (възможности за задържане на ниско напрежение, големи изолатори и др.)

Обратен поток на положителни йони

Усъвършенствани технологии за неутрализиране (плазма, фотони), които не са демонстрирани при съответните условия

Преобразуването на енергия не е достатъчно развито

Блокиране на гредата по пътя

Иновативните решения на проблемите, предоставени в този документ, могат да бъдат групирани според системата, с която са свързани, а именно източник на отрицателни йони, изтегляне/ускорение, неутрализатор, преобразуватели на енергия и др.

1.0 110 източник на отрицателни йони:

1.1. Вътрешните стени на плазмената кутия 115 и формиращите плазма 113 се поддържат при повишена температура (150-200°C), за да се предотврати натрупването на цезий върху техните повърхности.

Треска:

Предотвратява неконтролираното освобождаване на цезий поради десорбция/разпръскване и намалява проникването му в йонната оптична система (111 решетки),

Намалява абсорбцията и рекомбинацията на водородните атоми в цезиевия слой по стените,

Намалява потреблението на цезий и отравянето.

За да се постигне това, през всички компоненти циркулира течност с висока температура. Температурата на повърхностите се стабилизира допълнително чрез активно управление с обратна връзка, т.е.: топлината се премахва или добавя по време на CW и преходен режим. За разлика от този подход, всички останали съществуващи и планирани лъчеви инжектори използват пасивни системи с водно охлаждане с топлинни отводи между охлаждащите тръби и корпусите на горещите електроди.

1.2. Цезият се доставя през разпределителния колектор директно към повърхността на плазмените решетки 111, а не в плазмата. Подаване на цезий през разпределителен колектор:

Осигурява контролирано и разпределено снабдяване с цезий през цялото време на активиране на лъча,

Предотвратява дефицита на цезий, обикновено поради блокиране от плазмата,

Намалява отделянето на цезий от плазмата след натрупването му и освобождаването му при дълги импулси.

Обратно, съществуващите йонни източници доставят цезий директно в разрядната камера.

2.0 Preaccelerator 111 (100 keV):

2.1. Магнитното поле, използвано за отклоняване на съвместно извлечените електрони в областите на йонна екстракция и предварително ускоряване, се генерира от външни магнити, а не от магнити, вградени в тялото на решетката, както в предишните проекти:

Линиите на магнитното поле в пролуките с високо напрежение между решетките са напълно вдлъбнати по посока на отрицателно настроените решетки, т.е. в посоката на плазмената решетка в изтеглящата междина и в посоката на изтеглящата решетка в предварително ускоряващата междина. Вдлъбнатината на линиите на магнитното поле в посоката на отрицателно предубедените решетки предотвратява появата на локални капани на Пенинг в пропуски с високо напрежение и улавянето/умножаването на съвместно извлечени електрони, което може да възникне в конфигурации с вградени магнити.

Електродите на йонната оптична система (IOS) (111 решетки) без вградени "нискотемпературни" NIB магнити могат да се нагряват до повишени температури (150-200°C) и осигуряват възможност за отстраняване на топлина по време на дълги импулси чрез използване на горещи (100- 150°C) ) течности.

Липсата на вградени магнити оставя свободно пространство между радиационните отвори на решетките и позволява въвеждането на канали за по-ефективно нагряване/охлаждане на електродите.

За разлика от тях, предишните дизайни използват магнити, вградени в мрежестото тяло. Това води до създаването на статични магнитоелектрични капани в пролуките с високо напрежение, които улавят и усилват съвместно изтеглените електрони. Това може да доведе до значително намаляване на тока на извлечения лъч. Това също предотвратява работата при висока температура, както и правилната производителност на отопление/охлаждане, което е критично за работа с дълъг импулс.

2.2. Температурата на всички електроди на йонната оптична система (решетка 111) винаги се поддържа при повишена температура (150-200°C), за да се предотврати натрупването на цезий върху техните повърхности и да се увеличи интензивността на високото напрежение на екстракцията и пропуски преди ускорението. За разлика от тях, в традиционните конструкции електродите се охлаждат с вода. Електродите имат повишени температури, защото има термични прекъсвания между охлаждащите тръби и телата на електродите и няма активна обратна връзка.

2.3. Първоначалното нагряване на решетките 111 при стартиране и отстраняването на топлината по време на фазата на активиране на лъча се осъществява чрез преминаване на горещ флуид с контролирана температура през вътрешни канали в решетките 111.

2.4. Газът се изпомпва допълнително от празнината за предварително ускоряване през пространството отстрани и големите отвори в държачите на решетката, за да се намали налягането на газа по линията на лъча и да се забави отстраняването на отрицателните йони и образуването/умножаването на вторични частици в междините .

2.5. Включването на положително предубедени решетки 111 се използва за отблъскване на обратно течащи положителни йони.

3.0 Ускорител с високо напрежение 150 (1 MeV):

3.1. Високоволтовият ускорител 150 не е директно свързан към източника на йони, но е отделен от източника на йони чрез преходна зона (линия за транспортиране на нискоенергиен лъч - LEBT 205) с отклоняващи магнити 130, вакуумни помпи и цезиеви уловители. Преходна зона:

Прихваща и премахва повечето протичащи частици, включително електрони, фотони и неутрални частици от лъча,

Изпомпва газа, освободен от източника на йони 110, и не му позволява да достигне високоволтовия ускорител 150,

Предотвратява изтичането на цезий от източника на йони 110 и навлизането му във високоволтовия ускорител 150,

Предотвратява навлизането на електрони и неутрални частици, образувани чрез отстраняване на отрицателни йони, в ускорителя за високо напрежение 150.

В предишните конструкции източникът на йони е директно свързан с високоволтовия ускорител. Това излага ускорителя с високо напрежение на газ, заредени частици и цезий, изтичащи от и в източника на йони. Тази силна намеса намалява капацитета за задържане на напрежението на високоволтовия ускорител.

3.2. Отклоняващите магнити 130 в LEBT 205 отклоняват и фокусират лъча по оста на ускорителя. Отклоняващи магнити 130:

Компенсира всички измествания и отклонения на лъча по време на транспортиране през магнитното поле на източника на 110 йона,

Изместването между осите на предускорителя и високоволтовия ускорител 111 и 150 намалява потока от протичащи заедно частици в високоволтовия ускорител 150 и предотвратява силно ускорените частици (положителни йони и неутрални частици) да текат обратно в предварителния ускорител 111 и източникът на йони 110.

За разлика от това, предишните системи нямат физическо разделение между етапите на ускорение и в резултат на това не осигуряват възможност за аксиални измествания, както е показано в тази статия.

3.3. Нискоенергийни линейни магнити на лъча 205 фокусират лъча на входа на ускорителя с единична апертура 150:

Фокусирането на лъча насърчава хомогенността на лъча, влизащ в ускорителя 150, в сравнение със системите с решетка с множество апертури.

3.4. Приложение на ускорител с единична бленда:

Опростява подравняването на системата и фокусирането на лъча

Помага за изпомпване на газ и отстраняване на вторични частици от високоенергиен ускорител 150

Намалява загубите на лъч при високоенергиен ускорител 150 електрода.

3.5. Магнитни лещи 230 се използват след ускорение, за да компенсират повторното фокусиране в ускорителя 150 и да произведат квазипаралелен лъч.

В традиционните конструкции няма друго средство за фокусиране и отклонение на лъча освен самия ускорител.

4.0. Неутрализатор 170:

4.1. Плазмен неутрализатор, базиран на многоточкова система за задържане на плазмата с постоянни магнити със силно поле на стените;

Повишава ефективността на неутрализация,

Минимизира общите загуби на инжектора на неутрален лъч от частици.

4.2. Фотонният неутрализатор е фотонен капан, базиран на цилиндричен резонатор със стени с висока степен на отражение и изпомпване с помощта на лазери с висока ефективност:

Допълнително повишава ефективността на неутрализация,

Освен това минимизира общите загуби на инжектора с неутрален сноп частици.

Тези технологии никога не са били разглеждани за използване в търговски инжектори с неутрален лъч на частици.

5.0. Рекуператори:

5.1. Приложение на рекуператор(и) на остатъчна йонна енергия:

Подобрява цялостната ефективност на инжектора.

Обратно, възстановяването изобщо не е предвидено в традиционните дизайни.

Библиография

L. W. Alvarez, Rev. Sci. Instrum. 22, 705 (1951).

R. Hemsworth et al., Rev. Sc. Инструмент., том 67, стр. 1120 (1996).

Capitelli M. and Gorse C., IEEE Trans on Plasma Sci, 33, номер 6, стр. 1832-1844 (2005).

Hemsworth R. S., Inoue T., IEEE Trans on Plasma Sci, 33, номер 6, стр. 1799-1813 (2005).

B. Rasser, J. van Wunnik и J. Los, Surf. Sci. 118 (1982), стр. 697 (1982).

Y. Okumura, H. Hanada, T. Inoue и др. AIP Conf. Сборник #210, Ню Йорк, стр. 169-183 (1990).

O. Kaneko, Y. Takeiri, K. Tsumori, Y. Oka и M. Osakabe et al., „Инженерни перспективи на базирана на отрицателни йони система за инжектиране на неутрален лъч от операция с висока мощност за голямо спирално устройство“, Nucl. Fus., том 43, стр. 692-699, 2003 г.

Въпреки че изобретението е податливо на различни модификации и алтернативни форми, конкретни примери за него са показани на чертежите и описани подробно тук. Всички препратки се съдържат изрично в този документ в тяхната цялост. Въпреки това, трябва да се разбере, че изобретението не е ограничено до конкретните разкрити форми или методи, а по-скоро, изобретението е предназначено да покрие всички модификации, еквиваленти и алтернативи, попадащи в духа и обхвата на приложените претенции.

1. Инжектор на сноп от неутрални частици, базиран на отрицателни йони, съдържащ:

ускорител, включващ преускорител и високоенергиен ускорител, при което предварителният ускорител е електростатичен преускорител с решетка с множество отвори в йонния източник и високоенергийният ускорител е пространствено отделен от йонния източник, и

неутрализатор, при който йонният източник, ускорителят и неутрализаторът са конфигурирани да образуват лъч от неутрални частици с мощност 5 MW.

2. Инжектор съгласно претенция 1, в който източникът на йони, ускорителят и неутрализаторът са конфигурирани да образуват лъч от неутрални частици с енергия в диапазона от 0.50-1.0 MeV.

3. Инжектор съгласно претенция 1, в който източникът на йони е конфигуриран да образува лъч от отрицателни частици при 9 А.

4. Инжектор съгласно претенция 1, при който йоните от източника на йони са предварително ускорени от предускорител до 120 kV преди да бъдат инжектирани във високоенергийния ускорител.

5. Инжекторът съгласно претенция 1, допълнително съдържащ двойка отклоняващи магнити, поставени между предускорителя и високоенергийния ускорител, при което двойката отклоняващи магнити позволява на лъча от предускорителя да се движи извън оста преди да влезе високоенергийният ускорител.

6. Инжектор съгласно претенция 5, в който източникът на йони включва плазмена кутия и плазмени формиратели.

7. Инжектор съгласно претенция 6, в който вътрешните стени на плазмената кутия и формиращите плазма се поддържат при повишена температура от 150-200°С, за да се предотврати натрупването на цезий върху техните повърхности.

8. Инжекторът съгласно претенция 7, при който плазмената кутия и формиращите елементи включват колектори и флуидни канали за циркулиране на флуида с висока температура.

9. Инжектор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че допълнително съдържа разпределителен колектор за директно подаване на цезий към плазмените решетки на ускорителя.

10. Инжектор съгласно претенция 1, при който предварителният ускорител включва външни магнити за отклоняване на съвместно извлечените електрони в йонната екстракция и областите на предварително ускоряване.

11. Инжекторът съгласно претенция 1, допълнително включващ помпена система за изпомпване на газ от междината за предварително ускоряване.

12. Инжектор съгласно претенция 9, при който плазмените решетки са положително наклонени, за да отблъскват обратно течащите положителни йони.

13. Инжекторът съгласно претенция 1, където високоенергийният ускорител е пространствено отделен от йонния източник посредством преходна зона, съдържаща нискоенергийна транспортна линия на лъч.

14. Инжектор съгласно претенция 13, където преходната зона включва отклоняващи магнити, вакуумни помпи и цезиеви уловители.

15. Инжектор съгласно претенция 14, в който отклоняващите магнити отклоняват и фокусират лъча по оста на високоенергийния ускорител.

16. Инжектор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че допълнително съдържа магнитни лещи след ускорителя за компенсиране на повторното фокусиране в ускорителя и образуване на паралелен лъч.

17. Инжектор съгласно претенция 1, в който неутрализаторът включва плазмен неутрализатор, базиран на система за ограничаване на плазмата с много ребра с постоянни магнити със силно поле върху стените.

18. Инжекторът съгласно претенция 4, където неутрализаторът включва фотонен неутрализатор, базиран на цилиндричен резонатор със силно отразяващи стени и изпомпван с помощта на високоефективни лазери.

19. Инжектор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че неутрализаторът включва фотонен неутрализатор на базата на цилиндричен резонатор със стени с висока степен на отражение и изпомпване с помощта на високоефективни лазери.

20. Инжектор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че допълнително съдържа рекуператор на остатъчна йонна енергия.

21. Инжектор съгласно претенция 4, допълнително съдържащ рекуператор на остатъчна йонна енергия.

22. Инжектор с неутрален лъч на частици, базиран на отрицателни йони, съдържащ:

източник на йони, конфигуриран да генерира лъч от отрицателни йони,

ускорител, включващ предускорител и високоенергиен ускорител, при което предускорителят е разположен в енергийния източник и високоенергийният ускорител е пространствено отделен от източника на йони, и

неутрализатор, свързан с източника на йони.

23. Инжектор с неутрален лъч на частици, базиран на отрицателни йони, съдържащ:

източник на йони, конфигуриран да образува лъч от отрицателни йони и съдържащ плазмена кутия и плазмени форми, докато вътрешните стени на плазмената кутия и плазмените форми се поддържат при повишена температура от 150-200°C, за да се предотврати натрупването на цезий върху техните повърхности,

ускорител, оперативно свързан към източника на йони, и

неутрализатор, оперативно свързан към източника на йони.

Подобни патенти:

Изобретението се отнася до областта на квантовата електроника и може да се използва в стандарти за честота на атомен лъч върху лъчи от атоми на рубидий или цезий. Модераторът на атомен лъч Zeeman съдържа източник на атомен лъч, соленоид, предназначен да образува нееднородно магнитно поле, действащо върху атомен лъч, преминаващ през него, както и оптично свързан източник на противоположно разпространяващо се оптично лъчение и акустооптичен модулатор предназначен да образува директни и изместени лъчи, действащи върху атомен лъч, преминаващ през него.соленоид атомен лъч. // 2515523

Изобретението се отнася до ядрените технологии, по-специално до производството на нискоенергийни моноенергетични неутрони. Заявеният метод включва облъчване на мишена, генерираща неутрони, с лъч от протони с енергия над 1,920 MeV, докато лъч от моноенергетични неутрони се образува от неутрони, разпространяващи се в посока, обратна на посоката на разпространение на протонния лъч.

Изобретението се отнася до средства за дозиране на насипен материал под формата на твърди топки, по-специално топки от замразени ароматни въглеводороди, и е предназначено за подаване на работно вещество (топки) в пневматичен път със студен хелиев газ за последващото им доставяне до студа камера за модератор на бързи неутрони на интензивен източник (ядрен реактор или цел на ускорител, произвеждащ неутрони).

Групата изобретения се отнася до медицинското оборудване, а именно до рентгенови фазово-контрастни образни устройства. Системата съдържа източник на рентгенови лъчи, верига за откриване и верига на решетка. Веригата за откриване съдържа най-малко осем линейно успоредни блока, разположени в първата посока, простиращи се линейно в перпендикулярна посока. Източникът на рентгенови лъчи, веригата за откриване и веригата на решетката са конфигурирани да се движат спрямо обекта в посоката на сканиране, като посоката на сканиране е успоредна на първата посока. Решетъчната верига включва фазова решетъчна структура, инсталирана между източника и детектора, и анализаторна решетъчна структура, инсталирана между фазовата решетъчна структура и веригата за откриване. Конструкциите на фазовата решетка и решетката на анализатора имат много съответни линейни решетки. Първите части на фазовите решетки и решетките на анализатора имат процепи в първа посока, вторите части на фазовите решетки и решетките на анализатора имат процепи във втора посока, различна от първата. В този случай най-малко четири съседни линии от линейни детекторни блокове са свързани към първите фазови решетки и анализаторни решетки и най-малко четири съседни линии от линейни детекторни блокове са свързани към втората фазова решетка и анализаторни решетки и за извършване на движение , решетките остават фиксирани една спрямо друга и спрямо веригите за откриване. Методът се осъществява чрез система. Компютърно четимият носител съхранява инструкции за управление на системата по метода. Използването на изобретения дава възможност за разширяване на арсенала от технически средства за рентгенова фазово-контрастна визуализация на обект. 3 п. и 9 заплата f-ly, 13 ил.

Изобретението се отнася до формовчик на лъчи с опция за поляризатор за инсталиране на малко ъглово разсейване на неутронен лъч. Претендираната инсталация осигурява компактен дизайн на поляризатора поради факта, че плочите от материал, който слабо абсорбира неутрони, са направени под формата на счупени асиметрични канали, образуващи купчина от "N" канали. Техническият резултат е осигуряване на компактност на инсталацията, опростяване на нейната работа както за изследване на немагнитни, така и на магнитни образци, с висока поляризация на лъча и висок коефициент на пропускане на неутрони на главния спинов компонент, покриващ диапазона на дължини на вълните λ=4,5÷20 Å. 15 болен.

Изобретението се отнася до областта на формиране на сноп от неутрални частици, използвани в изследванията в областта на термоядрения синтез и обработката на материали. Инжектор на сноп от неутрални частици с отрицателни йони, включващ йонен източник, ускорител и неутрализатор за производство на сноп от неутрални частици с приблизително 5 MW с енергия от приблизително 0,50-1,0 MeV. Йоните, генерирани от източника на йони, се ускоряват предварително преди инжектиране във високоенергийния ускорител посредством електростатичен преускорител с решетка с множество отвори, който се използва за изтегляне на йонни лъчи от плазмата и ускоряване до част от необходимия лъч енергия. Лъчът от йонния източник преминава през двойка дефлекторни магнити, които позволяват на лъча да бъде аксиално изместен преди да влезе във високоенергийния ускорител. След ускорение до пълна енергия лъчът влиза в неутрализатора, в който частично се превръща в лъч от неутрални частици. Останалите видове йони се отделят от магнит и се изпращат към преобразуватели на електростатична енергия. Лъч от неутрални частици преминава през спирателен вентил и навлиза в плазмената камера. Техническият резултат е повишаване на производителността на формиране на лъч от неутрални частици. 3 п. и 20 заплата папки, 18 ил., 1 табл.

Пристрастяване към хашиш

Наркотичният ефект се проявява както при поглъщане, така и при пушене на канабис. Има няколко наименования на дрогата - хашиш, марихуана, шаш, банг, харас - трева.

При употребата на канабис се наблюдават нарушения на вниманието, „глупост, искрено поведение с неуместен, неудържим смях, приказливост, желание за движение (танцуване, скачане). Има шум и звънене в ушите, апетитът се повишава. Има тенденции към агресивни действия от соматични прояви, отбелязани по лицето: мраморност, блед назолабиален триъгълник, инжектирана конюнктива. Забелязват се повишена сърдечна честота (100 удара/мин или повече) и сухота в устата. Зениците са разширени, реакцията им на светлина е отслабена.

При употреба на високи дози кокаин се появява състояние на възбуда, зрителни и понякога слухови халюцинации. Това състояние може да наподобява остър пристъп на шизофрения.

Интоксикацията при пушене на марихуана продължава 2-4 часа, при перорален прием на хашиш - 5-12 часа. Признаците на физическа зависимост се изразяват под формата на раздразнителност и нарушения на съня, изпотяване и гадене.

Психическата зависимост от наркотика е доста силна.

При хронична употреба на препарати от канабис настъпва депресия на личността с намаляване на интереса към околната среда, инициативност и пасивност. Интелектуалните способности намаляват, възникват груби поведенчески разстройства с чести антисоциални прояви. Висока честота на престъпления в нетрезво състояние. Пристрастяването към хашиш е „входната врата” на наркоманията. Хората, които употребяват канабис, бързо преминават към други изключително опасни наркотици.

Крак

Съществува и производно на кокаина - крек, което е много по-силно по действие от кокаина. След специална обработка на кокаина се получават плочи, много подобни на цветни листенца. Обикновено се натрошават и пушат. Когато се пуши, крекът прониква в тялото много бързо през кръвоносната система на белите дробове. Попадайки в кръвоносната система на белите дробове, крекът прониква в човешкия мозък няколко пъти по-бързо от кокаиновия прах, който се вдишва през носа. Обхватът на усещанията и комплексът от интоксикация се появява дори по-бързо, отколкото при интравенозно приложение.

Всяка употреба на наркотици причинява непоправима вреда на човешкото тяло. Те разрушават човешката нервна система и причиняват симптоми като глухота, делириум и нарушения на храносмилателната система. Освен това наркозависимите обикновено стават импотентни.

Насвай

Насвай (nasybay, us, nat, nos, ice, natsik) е вид тютюнев продукт за непушачи, традиционен за Централна Азия.

Основните компоненти на насвай са тютюн и алкали (гасена вар). Съставът може да включва също: гасена вар (вместо вар могат да се използват пилешки или камилски изпражнения), компоненти от различни растения, масло. За подобряване на вкуса понякога към насвай се добавят подправки. Официално "насвай" е тютюнев прах, смесен с лепило, вар, вода или растително масло, навит на топки. В Централна Азия, където насвай е много популярен, рецептите за приготвянето му са различни и често в сместа изобщо няма тютюнев прах. Заменя се с по-активни компоненти.

Насвай се поставя в устата, като се опитва да не попадне върху устните, които в този случай се покриват с мехури. Поглъщането на слюнка или зърна от отварата може да предизвика гадене, повръщане и диария, което също е много неприятно. А полученото удоволствие – лек световъртеж, изтръпване на ръцете и краката, замъглено зрение – продължава не повече от 5 минути. Основната причина, която тийнейджърите посочват за приема на насвай, е, че не искат да пушат след него.

Nasvay, въздействие:леко замайване, изтръпване на ръцете и краката, замъглено виждане.

Nasvay, странични ефекти.

Консумацията на насвай може да доведе до пристрастяване и допълнителни физически аномалии във функционирането на тялото и особени усещания, като: автономни нарушения, изпотяване, ортостатичен колапс (състояние, при което внезапна промяна в позицията на тялото кара човек да изпитва световъртеж, потъмняване ), припадък, повишен риск от развитие на редки онкологични заболявания, заболявания на зъбите, заболявания на устната лигавица, заболявания на лигавицата на хранопровода.

Nasvay, краткотрайно въздействие

Силно локално парене на устната лигавица, тежест в главата, а по-късно във всички части на тялото, апатия, внезапно слюноотделяне, световъртеж, мускулна релаксация. Някои предполагат, че ефектите от насвай може да са по-слаби при тези с история на пушене на тютюн, но това не е така. Nasvay няма да замени пушенето на цигари. Тези, които използват насвай дълго време, престават да забелязват такива прояви като парене, неприятна миризма и вкус на тази странна отвара. Но това вероятно е, когато миризмата стане очевидна за всички около вас.

Потребителите също предупреждават начинаещите да не комбинират насвай с алкохол поради непредсказуемостта на ефектите. Когато използвате насвай, е много лесно да получите доза, от която внезапно да се почувствате неспокойни и дори да загубите съзнание, тъй като е много трудно да се изчисли вашата доза.

Nasvay дългосрочни последици от консумацията

1. Според узбекски онколози 80% от случаите на рак на езика, устните и други органи на устната кухина, както и на ларинкса, са свързани с хора, които консумират насвай. Nasvay означава 100% шанс да получите рак.

3. Градинарите знаят какво ще се случи с растението, ако се полива с неразреден разтвор на пилешки тор: то ще „изгори“. Лекарите потвърждават, че същото се случва в тялото на човек, който консумира насвай, като основно се засягат устната лигавица и стомашно-чревния тракт. Дългосрочната употреба на насвай може да доведе до стомашни язви.

4. Тъй като основната активна съставка на насвай е тютюнът, се развива същата никотинова зависимост. Тази форма на тютюн е по-вредна от пушенето на цигари, защото... човек получава голяма доза никотин, особено поради ефекта на вар върху устната лигавица. Nasvay причинява тежка наркотична зависимост.

5. Нарколозите смятат, че в някои порции насвай могат да се добавят и други наркотични вещества, освен тютюн. Така се развива не само никотинова зависимост, но и зависимост към други химикали.

6.Nasvay може да се класифицира като психотропно вещество. Употребата му от тийнейджъри се отразява на умственото им развитие - възприятието намалява и паметта се влошава, децата стават неуравновесени. Потребителите съобщават за проблеми с паметта и постоянно състояние на объркване. Последиците от употребата са промяна в личността на тийнейджъра, нарушение на неговата психика и в крайна сметка деградация на личността.

7. При децата употребата на насвай много бързо се превръща в навик и се превръща в норма. Скоро тийнейджърът иска по-силни усещания. И ако тийнейджър си купи насвай за себе си толкова лесно, колкото и дъвка, тогава има шанс в близко бъдеще да опита тежки наркотици.

8. Потребителите съобщават за кариес.

9. При консумация на насвай спира производството на сперматозоиди, нарушава се репродуктивната функция и практически няма шанс за нейното възстановяване - Институт по медицински проблеми на Академията на науките. Вредата, която насвай причинява, не зависи от продължителността на употребата му. Nasvay може да удари веднага, зависи от индивидуалните характеристики на тялото.

Подправка

Спайс („подправка“, K2, в превод от английски „подправка“, „подправка“) е една от марките синтетични смеси за пушене, продавани под формата на билка с добавен химикал. Има психоактивни ефекти, подобни на тези на марихуаната. Смеси от подправки се продават в европейските страни от 2006 г. (според някои източници - от 2004 г.) под прикритието на тамян, главно чрез онлайн магазини. През 2008 г. беше установено, че активните компоненти на смесите не са вещества от растителен произход, а синтетични аналози на тетрахидроканабинол

Последици от подправките:

1. Остри психични разстройства - халюцинации, пристъпи на паника, раздразнение, гняв, вечна депресия;
2. Състоянието се влошава с всеки изминал ден – подправката нанася основно увреждане на мозъка;
3. Сериозни нарушения на моториката и вестибуларния апарат, които се изразяват в гримаси по лицето, танцуваща походка и изкривяване на говора, сякаш лицето има схванати скули;
4. Има пълна липса на апетит и сън, пациентът изсъхва пред очите му.

Четейки за последствията, които се случват на всички пристрастени към подправките, много пациенти смятат, че това няма да им се случи или ще се случи, но не веднага, а някога в далечно бъдеще. Това е най-често срещаното погрешно схващане. Всичко това не само ще се случи много скоро, то се случва още сега, още от първата доза и с всяко ново впръскване човек се превръща в зеленчук. Всеки сам избира степента на строгост.

Вреда от подправките. Фактът, че спайсът причинява сериозни увреждания на психиката, вече е доказан не само от нарколози, но и от популярни видеоклипове на пристрастени към подправките, разпространявани в социалните мрежи и блогове в Екатеринбург. Гледката наистина е ужасна.

Най-висок процент на самоубийства е регистриран сред зависимите от подправки. В същото време тийнейджърите явно нямаха намерение да се сбогуват с живота до момента, в който започнаха да пушат. Не е известно как подправката кара човек да предприеме тази стъпка. Някои пациенти признават, че докато използват подправка, чувстват способността да контролират света и вярват в собственото си безсмъртие.

Нарколозите отбелязват още една разрушителна характеристика на новите смеси за пушене. Дългосрочното въздържание от пушене на спайс, подобно на кодирането при алкохолизъм, е изпълнено с тежък срив, който дори може да доведе до предозиране.

Симптомите на предозиране могат да се появят 10-15 минути след пушене; по-често неразположението се изразява с внезапно гадене, бледа кожа, човек изпитва остър недостиг на кислород, което може да доведе до припадък. Ако спешно не се обадите на линейка поради спиране на дишането, е възможна дори смърт.

Етапи на пристрастяване към подправки:

Първа доза. Началният етап, на който се случва запознаването с лекарството. Новата дрога, спайс, се възприема като показател за зрялост и хладнокръвие. Тийнейджърите дори не подозират какъв драматичен край ги очаква.

Експериментален период. Наслаждавайки се на това, което дават няколко пъти, зависимият започва да се опитва да смесва смеси за пушене, като едновременно с това увеличава дозата.

Пушенето на спайс става част от ежедневието. На този етап обаче човек все още не се чуди как да откаже пушенето на спайс, стига да му се струва, че това е нормално и дори здравословно.

Решаващ момент. Скоро определено ще дойде ден, в който е невъзможно да се получат смеси за пушене. Пациентът се нуждае от облекчаване на симптомите на отнемане. В този момент той осъзнава, че оттук нататък не може да контролира зависимостта си и се нуждае от помощ за лечение на наркотици.

Часът на разплатата. Появяват се първите сериозни последствия от употребата на спайс. Пушенето на спайс атакува предимно мозъка и нервната система. За няколко месеца той просто изсушава мозъка, паметта изчезва, мислите са объркани, пациентът изпитва постоянно оттегляне и дори да се обадите на лекар, той няма да може напълно да спре сериозното състояние. Лечението на наркоманията на този етап от пристрастяването може да бъде ефективно само в рехабилитационен център.

СТРАНИЧНА КУЕСТА „ДАНИЕЛА ШОУ“

Къде да го вземете: мисията се провежда във фитнес центъра. Отидете до маркирания прозорец в стаята с билярд и почукайте върху него, за да говорите с Danielle Shaw. Тя ще ви помоли да убиете мнимия готвач.

Среща с Даниел Шоу във фитнес центъра на ж.к.

Следващият път, когато ще получите съобщение от нея, ще бъде, когато сте в хранилището за данни и изтеглите чертежа на ключа за активиране на Morgan от компютъра.

За да завършите мисията, отидете в офиса си във фоайето на Talos 1 и погледнете имейла си. Трябва да има писмо „Морган, прочети го!“

Важно писмо.

От него ще научите, че Уил Мичъл е измамник – един от доброволците. Следвайте отдела за невромод и се качете горе. Отидете до каютите на доброволците, където преди не е имало светлина. Използвайте терминала точно срещу вратата, зад гишето, и изберете доброволеца с желания номер за проследяване. Номерът се вижда в описанието на търсенето на Danielle Shaw, ако прочетете писмото.

Едва след като активирате маяка, отидете до мястото „Мост Талос-1“, спуснете се по гравитационния лифт и влезте в капсулата най-вляво. Има два варианта – или обезвреждате гранатата и фалшивият Уил Мичъл ще умре от естествена смърт, или му позволявате да избухне.

Хванат на местопрестъплението!

Къде да го вземете: когато трябва да влезете в товарния отсек през корпуса на Talos-1, д-р Igwe ще се свърже с вас.

Dayo Igwe се свързва с вас близо до входа на товарния отсек.

Полетете до контейнера, който се намира недалеч от входа на товарния отсек и вижте номера му - 2312. Полетете до вратата на товарния отсек, за да се свържете със Sarah Elazar. Контролният панел за товарни контейнери ще стане достъпен. Полетете до него и въведете номер 2312, след което изберете докинг на контейнера. След това го отворете. Веднъж вътре, просто говорете с Igwe, за да завършите мисията и да получите 2 Neuromods.

СТРАНИЧНА КУЕСТА „С ТОЗИ ПРЪСТЕН...“

Къде да го вземете: в дъното на товарния отсек, където се намира лагерът на оцелелите, говорете с Kevin Hag.

Той ще ви помоли да намерите жена му Никол. Насочете се към жилищната част и използвайте терминала, за да проследите местоположението на Никол. Тя ще бъде в стаята за гости в режисьорския апартамент. Убийте фантома и потърсете брачен пръстен.

Претърсване на тялото на Никол Хейг във фоайето на Талос 1.

Тъй като направих това предварително, веднага дадох пръстена на Кевин и завърших мисията.

СТРАНИЧНА КУЕСТА „ЗАЩИТА НА ТОВАРНОТО ОТДЕЛЕНИЕ“

Къде да го вземете: автоматично при среща със Сара Елазар в товарното отделение.

Ще имате опцията да не изпълните тази задача, ако решите просто да хакнете вратата, водеща към товарен отсек B. В противен случай включете захранването на посочения маркер, намерете чертежа извън Talos 1 и инсталирайте общо 3 оперативни кули в пред вратата в следващата част на товарния отсек. Кевин Хейг и Дарси Мадокс винаги стоят на правилната врата.

Първата кула вече е тук - просто я поправете. Наблизо намерете терминала - кода за достъп на трупа на Магил, за който е писано в статията за изследване на товарното отделение. Използвайки терминала, отворете клетките и намерете втората кула в една от тях. Третата кула се намира зад главната порта на тази част. Плъзнете и поправете. Друг, между другото, може да се намери в един от контейнерите близо до въздушните шлюзове на товарното отделение (стигате тук през един такъв въздушен шлюз). След като и трите кули са в синята зона, мисията ще завърши и ще получите код за достъп.

СТРАНИЧНА КУЕСТА „ПСИХОГЕННА ВОДА“

Къде да го вземете: чуйте преписа на Tobias Frost, който ще намерите във вентилацията, зад тоалетната в отделението за поддържане на живота.

Трупът на Тобиас Фрост.

Следвайте маркера до пречиствателната станция и веднага пускайте тока вдясно. Качете се по стълбите вляво и преминете през стаята с два терминала. Следвайте стълбите още по-високо, скочете върху оборудването под тавана и използвайте синята тръба от другата страна, за да се приближите до задната врата. Прескочете до счупената платформа и влезте в желаната стая.

Платформа за скачане.

Заредете капсулата в устройството. Задачата е изпълнена. Защо беше всичко това? Опитайте да пиете вода от всяка чешма!

СТРАНИЧНА КУЕСТА „ЛИПСВАЩ ИНЖЕНЕР“

Къде да го вземете: след като прочетете едно от писмата на терминала в службата за сигурност в отделението за поддържане на живота.

Изчакайте, докато се озовете в електроцентралата. Отидете до стаята с реактора. Тук, според сюжета, трябва да слезете до самото дъно. Но веднага щом се озовете в голяма стая, отидете по балкона вдясно. Ще се натъкнете на решетка, зад която можете да видите дупка в стената. Слезте малко по-надолу с помощта на задвижващата система, където ще има синя врата, която може да се отвори.

Сега трябва да се качите по тази асансьорна шахта. В идеалния случай можете да използвате уменията на тифоните, но ако те не са там, използвайте оръдието GIPS, за да създадете пътека към върха. Между другото, можете да активирате проследяването на Jeanne Foret в терминала за сигурност.

Трупът на Жана Форе.

Когато се качите горе и преминете през вентилацията, убийте фантома и мимиката и след това претърсете трупа на Jeanne Foret. Ще намерите картата-ключ за контролната зала за филтриране на въздуха.

Върнете се в отделението за поддържане на живота и отидете до желаната стая. Отворете го с ключа, за да изпълните задачата и да вземете наградата.

СТРАНИЧНА КУЕСТА “Център за отрезвяване”

Къде да го вземете: мисията се предприема след слушане на преписа на Emily Carter в стаята с капсули за бягство в отделението за поддържане на живота.

Отидете до пречиствателната станция (по желание можете да активирате проследяването на Price Broadway) и включете електричеството на дистанционното управление точно пред входната врата, близо до трупа на Raya Leiruat. Изкачете се по стълбите вляво и влезте в стаята горе вляво. Тук има два терминала. Паролата за първия е в бележка, скрита в контейнер точно до него, вляво. Влезте в терминала (можете да го хакнете - „Hack-I“) и активирайте единствената налична тук функция. Това е много важно да се направи!

След това слезте до работилницата за отпадъци на гравитационния лифт и активирайте „Колекция от змиорки“. Змиорките и трупът на Price Broadway ще изпаднат от устройството.

Трупът на Бродуей Прайс.

Мисията е завършена.

СТРАНИЧНА КУЕСТА „ГУСТАВ ЛАЙТНЕР“

Къде да го вземете: Автоматично, при условие че сте спасили д-р Igwe.

След като Dr. Igwe (ако сте го спасили) стигне до офиса на Morgan, отидете в жилищната част. Когато сте там, Igwe автоматично ще се свърже с вас и ще поиска услуга. Ето как започва мисията.

Просто отидете до каютата на Igwe и се приближете до картината на пианиста. Чрез инвентара (Данни - аудио дневници) включете музиката на Leitner. В края на загубата сейфът ще се отвори. Извадете Gustav Leitner от него с конектор и го занесете на Igva, който ще бъде във вашия офис във фоайето на Talos-1. Мисията е завършена.

Правилната картина на стената.

Къде да го вземете: при условие, че сте спасили Екатерина Илишина (донесоха лекарство). Говорете с нея, след като стигне до офиса на Morgan Yu.

Ако сте помогнали на Катрин и сте спасили живота й, като сте получили лекарството, тя скоро ще ви уведоми, че е стигнала до кабинета. Посетете я в офиса си във фоайето на Talos 1 и говорете с нея няколко пъти. Накрая тя ще ви разкаже за баща си и ще помоли за помощ. Така започва задачата.

Следвайте хранилището за данни през арборетума (асансьора) и отидете до второто ниво. Влезте в терминалната стая и въведете паролата. Чуйте записа. Ще имате две възможности:

– Изтриване на запис. Катрин ще си помисли, че не сте открили нищо.

– Преместване на файла. Файлът ще се премести в терминала в офиса на Морган.

Необходимият терминал.

Във втория случай се върнете в офиса си във фоайето на Talos 1. Говорете с Катрин няколко пъти, докато тя каже нещо като „Не мога да повярвам, че успя да намериш...“. Едва след това ще се появи втори запис на терминала в помощните програми. Включете го и го слушайте заедно. Катрин, естествено, няма да се зарадва. Мисията е завършена.

СТРАНИЧНА КУЕСТА „DAL THE PURSUIT“

Къде да го вземете: автоматично, когато Дал се появи (след 1-2 минути).

Когато, според сюжета, се опитате да изтеглите данни след изследване на кораловите възли в компютъра на Алекс, Дал ще се появи на Талос-1. За да му попречите да ви проследи, отидете до хранилището с данни и се качете до терминала на горния етаж в офиса на Danielle Shaw. В левия терминал въведете номера на вашата гривна - 0913. Потвърдете, че искате да я деактивирате. Мисията е завършена.

СТРАНИЧНА КУЕСТА „ПОМОГНЕТЕ НА ЛУТЪР ГЛАС“

Къде да го вземете: автоматично след появата на Дал, когато трябва да унищожите Техниката.

В същото време Лутър Глас ще се свърже с вас и ще поиска помощ - той е заключен в спешното отделение, заобиколен от извънземни. Отидете там и убийте всички бойни роботи. Ако не разбирате, Лутър Глас е мъртъв от дълго време и гласът му е имитиран от един от роботите. Това беше капан. Следователно можете напълно да игнорирате мисията.

СТРАНИЧНА КУЕСТА „ИНВАЛИДИРАН ДАЛ“ (СВЪРЗАНА С КРАЯ)

Къде да го вземете: автоматично няколко минути след като Dal се появи (Igwe ще се свърже с вас).

Когато се появи тази задача, тогава, когато се появи Дал, след известно време д-р Igwe ще се свърже с вас и ще каже, че трябва да бъде неутрализиран. Отидете до лобито на Talos 1 и се качете до офиса на Morgan. Говорете с Igwe. Сега завършете мисията по-долу, но не убивайте, а неутрализирайте Дал (методът е описан в мисията „Ултиматумът на Дал“).

Когато направите това, д-р Igwe ще се свърже с вас след известно време. Отидете до невромодния отдел и следвайте маркера до лабораторията. Потвърдете премахването на Neuromods, като изпълните редица други необходими операции.

Тази опция ви отваря пътя към различен край на играта.

СТРАНИЧНА КУЕСТА „УЛТИМАТУУМЪТ НА ДАЛ – ТОВАРНО ОТДЕЛЕНИЕ“

Къде да го вземете: автоматично след активиране на задачата, свързана с убийството на техника Дал.

Когато излезете след претърсване на совалката на Dahl, злодеят ще се свърже с вас и ще ви даде ултиматум. Скоро хората в товарното отделение ще останат без въздух. Трябва да го върнете. Следвайте въздушния шлюз към електроцентралата и оттам преминете към отделението за поддържане на живота. За да неутрализирате Дал, можете да продължите по следния начин:

– Когато влезете в голямата зала с помещения за филтриране на въздуха и огромни вентилатори, заобиколете я така, че да сте на противоположната стена на входната врата. Тук има труп на жена и има терминал. С помощта на терминала изключете вентилаторите. Слезте при тях и издърпайте тръбата от един от вентилаторите. Върни се горе.

– Сега отидете не в стаята, където се намира разстоянието, а в стаята отсреща. Има терминал близо до прозореца, през който можете ясно да видите Дал. Терминалът има функция за дезинфекция. Активирайте го. Кислородът ще изчезне за известно време и Дал ще загуби съзнание. Мисията е завършена, без да бъде убит Дал!

Неутрализираме Дал.

Бягайте до стаята, където е Dahl и върнете частта на таблото. Или поправете този, или създайте нов при производителя - можете да намерите чертежа на трупа на Макс Вайгел-Гьотц на това място. Мисията е завършена.

За да влезете в стаята с Дал, можете да действате по няколко начина. Първият е да взломите ключалката (Hacking-IV), най-трудният. Вторият начин е да обиколите стаята и долу, където се намира счупеният мост, да намерите защитен люк на стената. Но за да стигнете до люка, ще трябва да плъзнете два големи товара и да ги поставите един върху друг - „Lift-II“.

Охранителен люк, водещ към стаята с Дал.

Третият вариант е да счупите прозорец зад ъгъла на вратата. Но празнината е твърде малка, така че за да влезете вътре през прозореца, не можете без уменията на тифоните.