Дуговой генератор плазмы (Регистрация заявки на изобретение № 2024119897 то 16.07.2024 г.)

Изобретение относится к области плазменной техники, дуговых генераторов плазмы с холодным катодом и управляемого термоядерного синтеза (УТС) и используется для получения плазмы. Дуговой генератор плазмы представляет собой устройство, включающие в себя катод, анод, набор кольцевых диафрагм и изоляторов, катушку магнитного поля, фланец-держатель катода, фланец-держатель анода, дугогасящие вставки, газовые клапаны и каналы водяного охлаждения. Технический результат предложенного изобретения заключается в такой конструкции прикатодного узла разрядного канала, которая позволяет значительно уменьшить эрозию катода и прикатодных элементов конструкции и повысить длительность рабочих импульсов до 10 сек для получения пучков быстрых атомов, при достаточно большом (не менее года эксплуатации) рабочем ресурсе ДГП. Для этого из конструкции ДГП исключен изолятор между рабочей полостью катода и прикатодной диафрагмой и, соответственно, исчезает проблема его эрозии и запыления поверхности, а изоляция катода и прикатодной диафрагмы в области разряда обеспечивается вакуумным зазором между ними. При этом прикатодная диафрагма имеет в приосевой области выступ (высотой порядка радиуса полости) вглубь катодной полости, что препятствует локализации катодных пятен на краю катода, где зазор с прикатодной диафрагмой минимален, и снижает опасность электрического замыкания катода и прикатодной диафрагмы. На поверхности катодного фланца установлены дугогасящие вставки из термостойкого материала (например, керамики или нитрида бора) для предотвращения распростанения разряда из катодной полости на периферийную поверхность диафрагмы. Прикатодная диафрагма изготовлена из тугоплавкого материала (например, молибден) и имеет радиальные разрезы (~0.5 мм) в приосевой области. Поскольку приосевая область диафрагмы является самой термонагруженной, т.к. на этом участке происходит сжатие линий тока разряда со всей поверхности катода в осевой канал, то такие разрезы устраняют термомеханические деформации при нагреве диафрагмы. Прикатодная диафрагма, как и все остальные диафрагмы разрядного канала отделены друг от друга кольцевыми керамическими изоляторами и вакуумными уплотнениями, так что при стягивании они образуют соосную герметичную разборную конструкцию. Кольцевые изоляторы и точки их контакта с диафрагмами удалены по радиусу от разрядного канала, что устраняет опасность их электрического перемыкания, а наружный диаметр диафрагм в такой конструкции выведен из вакуумной части в атмосферу, что позволяет обеспечить автономное водяное охлаждение каждой диафрагмы. Для интенсивного водяного охлаждения катода и анода, на которые замыкается ток разряда, в конструкции предусмотрены цилиндрическая (в катоде) и коническая (в аноде) полости на минимальном (не более 2 мм) расстоянии от рабочих поверхностей катода и анода.