1.1.Экпериметальный комплекс “ангара-5-1”
Комплекс “Ангара-5-1” [18] предназначен для исследований сжатия лайнеров по программе УТС. Целью является изучение механизмов генерации импульса мягкого рентгеновского излучения (МРИ) при сжатии сильноизлучающего лайнера. Этот импульс МРИ предназначен для сжатия термоядерной мишени.
Генератор “Ангара-5-1” представляет собой 8-модульный генератор сверхвысокой электрической мощности. Каждый модуль рассчитан на получение 100 кДж электрической энергии в импульсе длительностью 90 нс на полувысоте на согласованную нагрузку 2 Ом. Он собран в следующей последовательности: генератор импульсного напряжения по схеме Аркадьева - Маркса (ГИН), двойная формирующая линия (ДФЛ), водяная передающая линия (ПЛ) с предымпульсным разрядником и проходным изолятором вода-вакуум и вакуумная транспортирующая линия (ВТЛ). Общая емкость в ударе каждого генератора составляет 83 нФ. Общая масса трансформаторного масла, залитого в баки генераторов, составляет около 400 т. Двойная формирующая линия и водяная передающая линия содержат 160 т химически чистой воды. Коммутация установки осуществляется 450 газонаполненными разрядниками, работающими при напряжении от 80 кВ до 200 кВ. Модули длиной 20 м размещены радиально на площадке диаметром 50 м (см. рис. 1). В режиме регулярной работы комплекс “Ангара‑5‑1” формирует электрический импульс энергией 600 кДж и мощностью до 7 ТВт. Режим зарядки 60 кВ является основным при эксплуатации комплекса. В этом режиме максимальное напряжение зарядки ДФЛ составляет 1.7 МВ, при этом амплитуда импульса напряжения в передающей линии равна 1.35 МВ. В центре за кольцевой бетонной радиационной защитой диаметром 10 м размещается малая реакторная камера (МРК) объемом 10 м3, содержащая концентратор энергии и мишенные узлы (см. рис. 2). Камера откачивается до давления ~ 10‑3 Па. Комплекс оснащен информационно-измерительными и управляющими системами, набором средств физической диагностики и обеспечивающими технологическими системами (система высоковольтной синхронизации (СВС) и управляемой зарядки ГИНов, системы масло- и водоочистки). Суммирование электрической мощности восьми модульных генераторов и ее концентрация на нагрузке осуществляются концентратором, работающим по принципу вакуумной магнитной самоизоляции. Трехмерный концентратор имеет индуктивность ~12 нГн при зазоре 1 см. Мощность в нем концентрируется за счет уменьшения диаметра электродов в конической части каждой вакуумной линии, а изменение формы линий и суммирование токов происходят непосредственно у нагрузки. В качестве нагрузки могут быть использованы газовые, пенные, многопроволочные (МПЛ) и пылевые лайнеры.
|
|
Рис. 1. Фотография (сбоку) и общий вид установки “Ангара‑5‑1” (сверху) и ее технологических систем. 1- модуль установки; 2 - блок запуска генератора (БЗГ); 3 - биологическая защита (бетонная стенка); 4 - малая реакторная камера (МРК); 5 - система высоковольтной синхронизации (СВС). |
|
|
Рис. 2. Общий вид МРК и мишенного узла установки “Ангара‑5‑1”. 1 – ВТЛ (показана одна из восьми) 2 – концентратор; 3 - диагностические окна и трубы. |
Рабочие параметры восьмимодульного генератора установки “Ангара‑5‑1”:
Волновое сопротивление генератора - 0,25 Ом.
Напряжение на согласованной нагрузке - 1,35 МВ.
Форма импульса напряжения – может быть приближена полусинусоидой с полупериодом 160 нс.
Ток в согласованной нагрузке – 5.4 МА.
Среднеквадратичный разброс времени срабатывания модулей - ~ 12 нс.