Радиационностойкие управляемые стабилизаторы для плазменной энергетики

• Автор: Грабовский, Артём Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА 1 Обзор литературы по тематике диссертации
1.1 Низковольтный пучковый разряд в приборах плазменной энергетики
1.2 Зондовые методы исследования плазмы
1.3 Модуляция зондового тока
Выводы к главе
ГЛАВА 2 Г ехника и методика эксперимента
2.1 Экспериментальные приборы и установки
2.2 Конструкции зондов и зондовый узел
2.3 Метод измерения функции распределения электронов
2.4 Схема оптических измерений
2.5 Анализ факторов, влияющих па результаты зондовых измерений
Выводы к главе
ГЛАВА 3 Зондовый метод диагностики неравновесной анизотропной плазмы
3.1 Метод диагностики анизотропной плазмы цилиндрическими зондами
3.2 Экспериментальная проверка метода диагностики плазмы цилиндрическими
зондами
Выводы к главе
ГЛАВА 4 Плазменные управляемые стабилизаторы тока и напряжения
4.1 Электрокинетические характеристики плазменного диода в режиме НПР в легких инертных газах
4.2 Оптимизация параметров диодного плазменного стабилизатора напряжения
4.3 Электрокинетические параметры плазменных триодных стабилизаторов тока и напряжения
4.4 Подавление колебаний тока и напряжений в плазменных приборах с отрицательным сопротивлением

Выводы к главе
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Фундаментальные исследования в области плазменной энергетики являются одним из важнейших направлений современной науки.
Современные требования космической ядерной энергетики ориентируют разработчиков на создание ядерных энергетических установок (ЯЭУ) с выходной электрической мощностью 100-500 кВт при удельной массе у <40 кг/кВт, обеспечивающих длительное электропитание модулей полезной нагрузки космических кораблей.
Для решения этих задач необходимы эффективные электронные приборы: тсрмоэмиссионпыс преобразователи, инверторы, стабилизаторы тока и напряжения, трансформаторы, генераторы и др., имеющие удельную массу у < 1 кг/кВт, и надежно работающие внутри активной зоны реактора при поглощенной дозе излучения по нейтронам не ниже — 1012 см'2, по у-квантам — не ниже — 106 рад и при температуре не ниже - 1000 К.
В условиях высокого уровня радиации и температуры среды невозможна эксплуатация современной твердотельной электроники, некоторые элементы которой теряют свою эффективность уже при 600 К.
Экстремальным требованиям удовлетворяют радиационностойкие приборы на базе сильнонеравновесной анизотропной плазмы. Приборы такого типа доказали свою надежность бесперебойной работой в составе бортовой электроники комических кораблей «Плазма-А» и «УС-А» на которых были установлены ЯЭУ первого поколения «Топаз» и «Бук». Перспективы наземного использования таких приборов связаны с необходимостью создания систем аварийной защиты на атомных электростанциях и подводных лодках, а также с разработкой нового поколения автономных ЯЭУ элсктро- и теплоснабжения промышленных объектов топливно-энергетичекого комплекса [1].
Важнейшей кинетической характеристикой плазмы, определяющей протекание почти всех элементарных процессов, является функция распределения электронов по скоростям (ФРЭС). Управление функцией распределения электронов позволяет непрерывно контролировать свойства плазмы и тем самым влиять на энергетические характеристики плазменных приборов [2, 3]. Очевидно, что решение таких задач невозможно без коррекгной регистрации ФРЭС.
Рис. 2.6. Вакуумная камера для исследования анизотропной плазмы

К масс-спектрометру |
К системе игольчатого иатекателя
К турбомолекулярному насосу
Й І) I Ь-
Монохроматор Конденсор
Катодный узел
Анодный узел
Охлаждение
Рис. 2.7. Принципиальная схема экспериментальной установки
Для наблюдения свечения разряда были предусмотрены два сапфировых окна диаметром 40 мм с оптической осью, ориентированной перпендикулярно их плоскости.
Электрические соединения представляли собой металлокерамические вводы, способные выдерживать температуру порядка 1000 К. Давление газа в диапазоне 10 4-5 • 10 10 тор измерялось инверсно-магнетронным преобразователем ПММ-46 и вакуумметром ВМБ-11, а в диапазоне 10_3-25 тор - манометрическим преобразователем