Cryogenic Hydrogen Fuel for Controlled Inertial Confinement Fusion (Fst-Formation of Cryogenic Fuel Layer in Moving Free-Standing Shells: Theory and Experiment)

Self Cite

Проведение широкого спектра исследований по формированию криогенного топливного слоя с изотропной микроструктурой для создания плазмы с интенсивной термоядерной реакцией является ключевым моментом при выборе реакторных технологий в программе по управляемому инерциальному термоядерному синтезу (ИТС). Для обеспечения непрерывной работы реактора ИТС необходимо пополнение топливом зоны термоядерного горения с частотой ~1 млн мишеней в сутки. Первый этап в производстве топливных мишеней-это диффузионное заполнение сферических оболочек газообразным водородным топливом (D 2 или D-T-смесь), после чего на внутренней поверхности оболочки формируется твёрдый сферически-симметричный криогенный слой. В ФИАН разработана оригинальная технология получения требуемой структуры твёрдого слоя за счёт скоростного охлаждения сферической оболочки с водородным топливом, в состав которого входят легирующие добавки. Этот подход позволяет сформировать ультрадисперсный криогенный слой, устойчивый в широком диапазоне температуры от 4,2 К до тройной точки используемого топливного вещества. Поскольку легирующие добавки необходимы не только для получения ультрадисперсной структуры слоя, но и для её стабилизации, то этап заполнения топливной смесью с различным количеством добавок представляет особую значимость в технологической цепочке «заполнение оболочки газообразным топливом-формирование внутри неё ультрадисперсного топливного слоя» и выделяется в отдельное направление в технологии топливных мишеней. Именно решению этой задачи и посвящена настоящая статья. Ключевые слова: инерциальный термоядерный синтез, ультрадисперсный топливный слой, легирующие добавки к топливу.

Section: приготовление газообразных смесей с заданной концентрацией лunclassified

unclassified

Preparation of Gaseous Fuel Mixtures With Different Amount of Additives for the Formation of Isotropic Cryogenic Layers From Hydrogen Isotopes

Александрова¹,

Koresheva²,

Timasheva³

et al. 2019

Self Cite

“…Под-ходящим материалом для капсулы в этом случае является, например, магнитомягкий ферромагне-тик с начальной магнитной проницаемостью ~250 и плотностью ~8 г/см 3 . Вес капсулы составляет ~1 г (для геометрии, показанной на рис.…”

Section: проблемы доставки и позиционирования криогенной цилиндрическunclassified

“…Настоящая работа завершает цикл работ [1][2][3][4][5], посвящённых созданию эффективных технологий по производству КТМ для целей ИТС на основе метода FST, предложенного и разработанного в ФИАН. Фундаментальное отличие метода FST от традиционного подхода -это положенный в его основу принцип работы с движущимися бесподвесными мишенями, что позволяет осуществлять формирование и инжекцию в лазерный фокус дешёвых КТМ в непрерывном режиме или с необходимой частотой.…”

Section: заключениеunclassified

“…Ме-тод FST является уникальным и не имеет аналогов в мире. В настоящее время в ФИАН создано лабора-торное оборудование [1][2][3][4][5], которое моделирует весь процесс приготовления незакреплённой КТМ -от её заполнения топливом до осуществления доставки или, другими словами, инжекции КТМ в камеру взаимодействия с лазерным излучением. Дальнейшее развитие FST-подхода осуществляется в рамках программы по созданию модульного варианта фабрики сферических КТМ реакторного класса и ком-мерциализации полученных результатов.…”

Section: заключениеunclassified

See 1 more Smart Citation

Cryogenic Hydrogen Fuel for Controlled Inertial Confinement Fusion (Cylindrical Targets for the Laplas Experiments)

Александрова¹,

Koresheva²,

Koshelev³

et al. 2016

Self Cite

Для проведения экспериментов по программе инерциального термоядерного синтеза (ИТС) в схеме LAPLAS на установке FAIR с тяжелоионным драйвером требуются цилиндрические мишени с криогенным топливным ядром. В данной статье представлен подробный анализ проблемы производства и доставки таких мишеней в центр экспериментальной камеры. Предложена кон-цепция специализированного устройства на основе бесподвесного подхода для частотного пополнения экспериментов LAPLAS цилиндрическими криогенными мишенями.Ключевые слова: инерциальный термоядерный синтез (ИТС), бесподвесный подход (FST), криогенное водородное топливо. In inertial confinement fusion (ICF) research, cylindrical cryogenic targets are required to carry out the experiments according to LAPLAS scheme on FAIR facility. In this paper, a thorough analysis of the problem of such targets fabrication, delivery and positioning in the center of the experimental chamber has been made. Based on free-standing target approach, particular attention is paid to the issue of a specialized cryogenic system development intended for rep-rate supply of the LAPLAS experiments with the cylindrical cryogenic targets. CRYOGENIC HYDROGEN FUEL FOR CONTROLLED INERTIAL CONFINEMENT FUSION (CYLINDRICAL TARGETS FOR THE LAPLAS EXPERIMENTS)

Cryogenic Hydrogen Fuel for Controlled Inertial Confinement Fusion (Formation of Reactor-Scaled Cryogenic Targets)

Aleksandrova¹,

Koresheva²,

Krokhin³

et al. 2015

Self Cite

В настоящее время быстрыми темпами развиваются те области исследования, которые связаны с разработкой специализированного модуля для высокочастотного и рентабельного производства мишеней в системах управляемого инерциального термоядерного синтеза (ИТС). Получаемые мишени должны быть бесподвесными, т.е. свободными, или незакреплёнными на каком-либо подвесе. Это является принципиальным условием. Необходимым условием является также и требование минимизации количества трития в мишенной системе, т.е. минимизации всех временных и пространственных масштабов каждой производственной стадии. При этом криогенное водородное топливо внутри мишени должно иметь такую структуру (ультрадисперсную или нанокристаллическую), которая обеспечит сохранение качества топливного слоя при ускорении, инжекции и транспорте мишени в камере реактора ИТС. Значительный прогресс в решении поставленных задач достигнут при разработке технологии, основанной на методе FST (free-standing target) формирования твёрдого топливного слоя внутри движущихся бесподвесных оболочек, предложенном и развитом в ФИАН. В настоящей статье представлены результаты исследований, полученные при создании модуля FST-формирования мишеней различного класса с ультрадисперсной структурой топлива, включая также и мишени реакторного класса. Практическим воплощением данной инновационной технологии станет уже начатая в ФИАН разработка прототипа фабрики мишеней для мощных лазерных установок и реактора ИТС. Ключевые слова: инерциальный термоядерный синтез (ИТС), FST-метод, ультрадисперсная структура криогенного водородного топлива, реакторные мишени.