Введение
1. Анализ современных проблем итс в области формирования и доставки топливных мишеней 15
1. Условия реализации ИТС с положительным выходом энергии 15
2. Структура топливной мишени для различных схем ИТС 16
2.1. Мишень для прямого облучения
2.2. Мишень для прямого зажигания
2.3. Мишень для непрямого облучения
2.4. Критерии качества мишени, необходимые для реализации идеи инерциального термоядерного синтеза
3. Проблема сохранения качества криогенного слоя при доставке мишеней 26
4. Проблема минимизации количества радиоактивного трития в DT-смеси 29
5. Методы формирования криогенного слоя внутри полой сферической оболочки 32
5.1. Криогенные мишени для установок с энергией лазера Ел < 1 кДж
5.2. Криогенные мишени для мощных лазерных установок и реактора
5.3. Способы повышения прочности и температурной стойкости криогенного слоя
6. Перспективные задачи в программе ИТС 39
2. Исследование газопроницаемости и механической прочности микросфер при температурах ниже 300 К 42
1. Вводные замечания 4?
2. Режимы заполнения, хранения и разгерметизации микросфер 43
2.1.Экспериментальное определение коэффициента газопроницаемости стенки полистироловых микросфер при различных температурах
2.2. Исследование температурной зависимости прочности на разрыв стенки полистироловых микросфер
3. Процедура заполнения микросфер газом
3.1. Заполнение стеклянных микросфер
3.2. Заполнение полимерных микросфер
4. Приготовление газообразных смесей с заданной концентрацией добавки
4.1. Получение смесей с концентрацией добавки >10%
4.2. Получение смесей с концентрацией HD 1-^-10 %
4.3. Получение смесей с концентрацией HD менее 1%
3. Формирование высокодисперсного слоя из твердых изотопов водорода внутри замкнутой микросферы 78
1. О задаче формирования твердого слоя топлива в высокодисперсном состоянии 78
2. Условия получения и свойства твердо-водородного слоя в высокодисперсном состоянии 30
2.1. Условия формирования вещества в твердом высоко-дисперсном состоянии
2.2. Оценка скорости охлаждения, необходимой для аморфизации твердого водорода и дейтерия
3. Экспериментальная установка для криогенных иследований и методика проведения экспериментов 35
3.1. Экспериментальная установка
3.2. Методика скоростного формирования криогенного слоя
3.3. Возможности экспериментального комплекса
4. Получение твердых водородов в аморфном состоянии (закрепленная микросфера) 95
4.1. Вводные замечания
4.2. Получение прозрачных пленок из изотопов водорода способом скоростной переконденсации (метод FIF)
5. Формирование высокодисперсного прозрачного твердого слоя из изотопов водорода внутри незакрепленных движущихся микросфер (метод FST) 99
5.1. Оценка максимальной скорости охлаждения, достижимой при теплоотводе через пятно контакта между микросферой и охлажденной стенкой
5.2. Результаты вымораживания слоя по методу FST
6. Модель образования высокодисперсного криогенного слоя на внутреннй поверхности микросферы при высокой скорости охлаждения 103
7. Рекристаллизация прозрачных слоев твердого водорода с различным уровнем дисперсности 105
8. Эксперименты по диспергированию топливного слоя за счет внешнего периодического воздействия 108
4. «Водородные стекла». Образование термостойкого твердого прозрачного слоя из смесей изотопов водорода 114
1. Обоснование эксперимента 114
2. Получение устойчивых прозрачных слоев путем внесения малых добавок к изотопам водорода. Поиск оптимальных условий формирования 115
2.1. Условия эксперимента
2.2. Получение прозрачного слоя на основе смеси Нг/HD и изучение его свойств
2.3. Результаты экспериментов по формированию криогенного слоя на основе смеси дейтерия с различными добавками. Исследование тепловой устойчивости полученного прозрачного слоя из смесей H2/HD/D2, а также из смеси D2/Ne
2.4. Выводы
3. Обсуждение возможной природы термостойкого твердого прозрачного слоя 129
3.1. Методология
3.2. Механизм деградации прозрачного слоя: рекристаллизация или структурная релаксация? Сравнительный анализ собственных и литературных данных
3.3. Установление природы термостойкого прозрачного слоя
5. Комбинированный метод формирования сферически- симметричного высокодисперсного слоя толщиной > 20 мкм внутри движущихся незакрепленных микросфер 139
1. Быстрая симметризация толстого слоя из изотопов водорода внутри незакрепленных микросфер, движущихся в вакумном канале с охлажденными стенками 139
1.1. Об особенностях метода FST
1.2. Методика эксперимента
1.3. Результаты экспериментов по симметризации слоя
1.4. Получение равнотолщинного толстого слоя в состоянии «водородное стекло»
2. Капельная конденсация в замкнутом объеме микросферы как инструмент для достижения равномерного перемешивания добавки и основного компонента смеси 146
2.1. Конденсация газообразного водорода внутри замкнутой микросферы в условиях медленного охлаждения
2.2. Обнаружение и регистрация процесса капельной конденсации в объеме микросферы
2.3. Оценка скорости образования капель- затравок в объеме микросферы при различных плотностях газа
3. Оценка эффекта разделения жидкой смеси за счет термодиффузии 157
4. Перспективы дальнейшего развития технологии формирования слоя внутри незакрепленной движущейся микросферы 158
6. Механизм теплового разрушения криогенного слоя 165
1. Взаимодействие молекул пара с охлажденной поверхностью 166
2. Миграция твердого топлива под действием градиента температуры: экспериментальные наблюдения 168
3. Описание процессов переноса твердого топлива при наличии градиента температуры вдоль свободной поверхности слоя 171
4. Искажение качества кристаллического топливного слоя вследствие анизотропии его свойств 179
5. Выбор оптимальной микроструктуры твердого топлива для решения проблемы получения устойчивого криогенного слоя 184
7. Новая технология непрерывного формирования криогенных мишеней 194
1. Пути решения проблемы непрерывного пополнения топливом зоны горения реактора ИТС 194
2. Устройство для непрерывного производства криогенных мишеней, их сборки с капсулами и транспортировки в инжектор 197
3. Намагничивание капсулы-носителя в соленоидальном поле: влияние формы и материала 201
4. Ускорение цилиндрической капсулы-носителя мишени в электромагнитном поле соленоида при криогенных температурах 203
4.1.Ферромагнитная капсула
4.2. Капсула из магнито-диэлектрика
5. Теоретическая модель ускорения капсулы в электро-магнитном поле соленоида... 209
5.1.Упрощенная модель расчета ускоряющей силы
5.2. Полная модель расчета ускоряющей силы
5.3. Динамика движения капсулы в магнитном поле соленоида
5.4. Оптимизация параметров системы капсула-соленоид
6. Создание системы контроля параметров движения инжектированной мишени 217
7. Физическая концепция новой технологии формирования и доставки криогенных топливных мишеней 220
Заключение 223
