Реферат: А. А. Белолипецкий, И. В. Александрова

XXXVIII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 14 – 18 февраля 2011 г.



Оптимизация процесса FST- формирования при движении массива криогенных мишеней в спиральном вакуумном канале: математическое моделирование и эксперимент
А.А. Белолипецкий, И.В. Александрова*, Е.Р. Корешева*, Е.Л. Кошелев*, Е.А. Малинина, Л.В. Панина**, К.О. Семёнов, Т.П. Тимашева*, В.И. Щербаков*

Учреждение Российской академии наук Вычислительный Центр им. А.А. Дородницына,
Москва, РФ, belolip4606@rambler.ru
*Учреждение Российской академии наук Физический институт им. П.Н. Лебедева,
Москва, РФ, ivaaleks@gmail.com
**Учреждение Российской академии наук Институт Общей Физики, Москва, РФ,
L.Panina@plymouth.ac.uk

Формирование и доставка криогенных мишеней с высокой частотой (0.1-10 Гц) является непременным условием построения фабрики топливных мишеней для обеспечения работы реактора ИТС. В ФИАН разработан метод FST-формирования топливного слоя (Free-Standing Targets), основанный на работате с движущимися бесподвесными мишенями. Это позволяет формировать криогенные мишени в непрерывном режиме или с необходимой частотой.

Целью данной работы является оптимизация существующего канала формирования (КФ) для частотного производства по методу FST сферических криогенных мишеней класса HiPER (Еl~200 kJ, >1Hz). Геометрия канала должна быть такова, чтобы время качения мишени (время пребывания в канале формирования) res было больше нежели расчетное время формирования form . Базовая мишень класса HiPER представлена в двух модификациях: (1) ВТ-2 − сферическая полимерная оболочка (Ø~2 мм, толщина 3 мкм) с намороженным на ее внутренней стороне топливным слоем (211 мкм) и (2) ВТ-2а − аналогичная оболочка с прилегающим слоем “полимерная пена + DT” (70 мкм), а далее идет твердый слой из чистого DT (120 мкм).

В докладе обсуждаются следующие результаты:

^ Теория

− Математическое моделирование движения мишени по поверхности спирального КФ − Оптимизация геометрии КФ (угол захода спирали, ее длина и шаг и пр.) для ВТ-2

− Расчет времени формирования form и времени качения мишени res при вариации толщины стенки оболочки и прочностных характеристик материала оболочки.

− Создание соответствующего пакета прикладных программ (ППП)

Эксперимент

− Проведены исследования при использовании набора специально изготовленных макетов КФ. Используемые макеты выполнены из медных трубок различного диаметра, скрученных в спираль. Варьировались также такие параметры КФ как угол наклона спирали, число витков, диаметр спирали, а также уровень разрежения внутри КФ.

− При вариации параметров канала Экспериментально подобран КФ с такими параметрами, при которых выполнено условие form<res для мишени ВТ-2. Отметим, что для ВТ-2 величина form не превышает 10 секунд.

Полученные результаты позволят оптимизировать условия работы модуля формирования для мишеней класса HiPER, включая упрощение конструкции и внесение поправок в спецификации.


Данная работа выполнена в рамках проекта МНТЦ №3927 и при финансовой поддержке Совета Научно-Технических Ресурсов (Великобритания).