Частотные плазмотроны

Оптический метод получения плазмы очень прост (если, разумеется, абстрагироваться от самого лазера и оптического канала для ввода лазерного излучения в технологический объем) и формально не требует никаких структурных элементов, в отличие от электрических разрядов (электроды, индукторы, волноводы и пр.). В указанном частотном диапазоне достижима электродинамическая стабилизация разряда. Через оптический разряд можно организовать поток вещества и получить поток плазмы, как и в обычном плазмотроне (рис. 2.40). Особенность системы лазер-разряд заключается в том, что параметры разряда не влияют на режим работы источника энергии (т. е. развязаны ). Специфическая особенность лазерной плазмы температура 15000 -Ь 20000 К, превышающая в 2 -Ь 4 раза температуру электрических разрядов. Действительно, температура электродуговых разрядов на постоянном токе достигает при атмосферном давлении 10000 К примерно таков же уровень температуры высокочастотных разрядов при атмосферном давлении микроволновые разряды характеризуются температурой 5000 К. Объяснение этого явления лежит в изменении прозрачности плазмы по отношению к оптическому излучению в соответствии с зависимостью / 1 ос где — коэффициент поглощения плазмы и — круговая частота 16]. Если частота не слишком велика, то энергия внешнего поля эффективно рассеивается в поглощающей среде, даже при не слишком высокой ионизации. Поле из-за наличия скин-эффекта для частотных разрядов не проникает в сильно ионизованную среду, что в целом ограничивает диссипацию энергии и нагрев. Диссипация на [c.93]

Для карботермического восстановления урана из оксидного сырья пригодны оба рассмотренных выше способа восстановление в плазменной шахтной печи и восстановление в индукционной печи прямого нагрева, работающей по технологии холодный тигель . Восстановление в плазменной шахтной печи практически освоено на уровне полупромышленных испытаний, для электропитания используют серийные источники электропитания плазмотронов постоянного тока с САР, применяют серийные плазмотроны и серийное коммутационное оборудование. Для частотного индукционного восстановления урана по технологии холодный тигель требуется разработать оборудование, которое пока стандартизовано только на уровне источника электропитания, параметры самого холодного тигля зависят от электрофизических и химических свойств нагрузки и должны быть установлены экспериментально. Поэтому на данной стадии в качестве основного промышленного оборудования для получения слитков чернового урана из оксидного сырья рекомендуется шахтная плазменная печь (рис. 6.9), снабженная горном, по меньшей мере с четырьмя электродуговыми плазмотронами. При интегральном расходе электроэнергии [c.320]

Микроволновый разряд в гексафториде урана. При исследовании высокочастотного индукционного разряда в UFe было обнаружено, что устойчивость потока электроразрядной (и-Т)-плазмы увеличивается при увеличении частоты разряда. Частоту можно повысить радикально, если перейти в микроволновый частотный диапазон, в область частот 915 и 2450 МГц. Были проведены соответству-юш ие эксперименты на частоте 2450 МГц. Схема экспериментальной установки показана на рис. 10.17. Микроволновый генератор 1 с частотой 2450 МГц использован для получения потока технологической (и-Г)-плазмы при давлении до 1 атм. Связь микроволнового генератора с разрядом — волноводная. Два магнетрона соединены с нагрузкой двумя волноводами 2 (на рис. 10.17 для простоты показан один волновод). Суммарная колебательная мощность — 5 кВт. Плазмотрон выполнен из диэлектрического материала (кварца) разрядная тру- [c.521]

При введении в металлодиэлектрический плазмотрон частотного генератора донолнительного потока мощности имеется возможность менять количественное соотношение основного и дополнительного потоков в широких пределах от уровня мощности, требуемой для простого зажигания разряда и стабилизации, до сопоставимых по величине потоков (например, при использовании электродугового плазмотрона). [c.537]

Частотные плазмотроны включают в себя большую группу устройств, в которых генерирование потоков низкотемпературной плазмы проводится и с помощью электродов, и безэлектродным методом, основанным на использовании хорошо известного явления электромагнитной индукции. Энергию вводят в плазму, изолированную от окружающего пространства, с помощью различных электротехнических устройств трансформаторов, инверторов, генераторов и т. п. Чем выше частота тока, тем проще конструкция плазмотрона, но сложнее источник электропитания. Наиболее исчерпывающий анализ конструкций частотных плазмотронов и их связи с источником электропитания изложен H.H.Рыкалиным и Л. М. Сорокиным [14]. Общая классификация частотных разрядов проведена на основе волнового числа /г, являющегося отношением длины волны электромагнитного поля (Л) к характерному размеру разряда (I) [c.91]

Поскольку при понижении частоты мощность уже существующих частотных источников электропитания увеличивается, делались попытки понизить частоту ВЧЕ-плазмотронов. Однако при понижении частоты эффективность передачи энергии в разряд снижается, что выражается в ухудшении фазовых соотношений между приложенным напряжением и током через разряд. Предельная среднемассовая температура потоков плазмы, генерируемых в ВЧЕ-нлазмотронах, сравнительно невысока ( 3000 К). Известные конструкции ВЧЕ-плазмотронов, выполненные из диэлектрических материалов, имеют ту же отрицательную особенность, что и другие частотные плазмотроны недостаточную устойчивость оболочки плазмотрона. [c.110]

Волновое число определяет, кроме того, соотношение мощностей, вкладываемых в плазму за счет двух составляющих электромагнитного поля электрической ( -разряд) и магнитной (Я-разряд). Распределение частотных диапазонов показано на рис. 2.38 по оси ординат отложена мощность, при которой целесообразно использовать тот или иной частотный разряд, по оси абсцисс частота. Слева находятся сильноточные Я-разряды с напряженностью электрической составляющей электромагнитного поля в интервале 1-ь100 В/см. Электрические разряды смещены в правую часть рисунка здесь напряженность электрической составляющей достигает 10 10 В/см. В связи с тем, что в дальнейшем мы будем рассматривать ряд приложений из ядерно-энергетического цикла, основанных на применениях высокочастотных, микроволновых и лазерных плазмотронов, приведем некоторые сведения по этим разрядам, суммированные в [14, 15] и показывающие уровень известного. [c.92]

Типичная схема плазменноиндукционной печи показана на рис. 14.7. В нее входят отверстие для измерения температуры 1 электродуговой плазмотрон (катод) 2 загрузочный бункер 3 герметичная крышка 4 электрическая дуга 5 расплавленный металл 6 индуктор частотного генератора 7 анод электродугового плазмотрона 8 летка 9. Как видно из схемы, индукционная шахтная печь содержит электродуговой плазмотрон. На рис. 14.7 плазмотрон работает в режиме прямого нагрева, и для его включения также нужно обеспечить начальную проводимость нагрузки однако при необходимости плазмотрон может работать и в режиме косвенного нагрева. Технически возможно обеспечить вращение плазмотрона (прецессию плазменного потока по поверхности расплава) для того, чтобы плазма обрабатывала всю поверхность расплава, находящегося в шахтной печи. [c.702]