性原子束以一定角度朝向所述约束腔室的中间平面注 入FRC等离子体中，来将所述FRC保持在恒定值或恒定值附近而没有衰变。2. 根据权利要求1所述的方法，还包括使用绕所述腔室延伸的准直流线圈在所述腔室 内生成磁场的步骤。3. 根据权利要求1和2所述的方法，还包括使用绕所述腔室的相对端延伸的准直流镜线 圈在所述腔室的相对端内生成镜磁场的步骤。4. 根据权利要求1至3所述的方法，其中，形成所述FRC的步骤包括在联接到所述约束腔 室的端部的形成部段中形成形成FRC，并且使所述形成FRC朝向所述腔室的所述中间平面加 速以形成所述FRC。5. 根据权利要求4所述的方法，其中，形成所述FRC的步骤包括在联接到所述约束腔室 的第二端部的第二形成部段中形成第二形成FRC，并且使所述第二形成FRC朝向所述腔室的 所述中间平面加速，其中，两个所述形成FRC在所述中间平面处合并以形成所述FRC。6. 根据权利要求4和5所述的方法，其中，形成所述FRC的步骤包括在使所述形成FRC朝 向所述腔室的所述中间平面加速的同时形成形成FRC与形成形成FRC然后使所述形成FRC朝 向所述腔室的所述中间平面加速中的一者。7. 根据权利要求5所述的方法，还包括将所述FRC的磁通量表面引导到联接到所述形成 部段的端部的偏滤器中的步骤。8. 根据权利要求4所述的方法，还包括将所述FRC的磁通量表面引导到联接到所述形成 部段的端部的一个偏滤器中的步骤。9. 根据权利要求8所述的方法，还包括将所述FRC的磁通量表面引导到联接到与所述形 成部段相对的所述腔室的端部的第二偏滤器中的步骤。10. 根据权利要求7至9所述的方法，还包括使用绕所述形成部段和偏滤器延伸的准直 流线圈在所述形成部段和偏滤器内生成磁场的步骤。11. 根据权利要求7和10所述的方法，还包括使用准直流镜线圈在所述形成部段和所述 偏滤器之间生成镜磁场的步骤。12. 根据权利要求11所述的方法，还包括使用绕所述形成部段和所述偏滤器之间的收 缩部延伸的准直流镜堵漏部线圈在所述形成部段和所述偏滤器之间的所述收缩部内生成 镜堵漏部磁场的步骤。13. 根据权利要求1至12所述的方法，其中，保持所述FRC的步骤还包括将中性原子弹丸 注入所述FRC中的步骤。14. 根据权利要求1至13所述的方法，还包括使用联接到所述腔室的鞍形线圈在所述腔 室内生成磁偶极场和磁四极场中的一者的步骤。15. 根据权利要求1至14所述的方法，还包括使用吸杂系统调节所述腔室、形成部段和 偏滤器的内表面的步骤。16. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述吸杂系统包括钛沉积系统和锂沉积系统中 的一者。17. 根据权利要求1至16所述的方法，还包括从轴向安装的等离子体枪向所述FRC内轴 向注入等离子体的步骤。18. 根据权利要求1至17所述的方法，还包括控制所述FRC的边缘层中的径向电场分布 的步骤。19. 根据权利要求18所述的方法，其中，控制所述FRC的边缘层中的所述径向电场分布 的步骤包括使用偏压电极向所述FRC的一组开放通量表面施加电势分配。20. -种用于生成和保持具有场反向位形(FRC)的磁场的系统，包括： 约束腔室； 联接到所述约束腔室的第一和第二直径相对的FRC形成部段，所述形成部段包括模块 化形成系统以便生成FRC并使所述FRC朝向所述约束腔室的中间平面平移； 联接到所述第一和第二形成部段的第一和第二偏滤器； 能够操作地联接到所述第一和第二偏滤器、所述第一和第二形成部段以及所述约束腔 室的第一和第二轴向等离子体枪； 多个中性原子束注入器，其联接到所述约束腔室并且被定向成以小于正交于所述约束 腔室的纵轴线的角度朝向所述约束腔室的中间平面注入中性原子束； 磁性系统，其包括围绕所述约束腔室、所述第一和第二形成部段以及所述第一和第二 偏滤器定位的多个准直流线圈；定位在所述约束腔室与所述第一和第二形成部段之间的第 一组和第二组准直流镜线圈；以及定位在所述第一和第二形成部段与所述第一和第二偏滤 器之间的第一和第二镜堵漏部； 联接到所述约束腔室以及所述第一和第二偏滤器的吸杂系统； 用于电偏压所生成的FRC的开放通量表面的一个或多个偏压电极，所述一个或多个偏 压电极定位在所述约束腔室、所述第一和第二形成部段，以及所述第一和第二偏滤器中的 一个或多个内； 联接到所述约束腔室的两个或更多个鞍形线圈；以及 联接到所述约束腔室的离子弹丸注入器。21. 根据权利要求20所述的系统，其中，所述系统被构造成生成FRC并且在将中性原子 束注入所述FRC内的同时将所述FRC保持在恒定值或恒定值附近而没有衰变。22. 根据权利要求20所述的系统，其中，所述镜堵漏部包括在所述第一和第二形成部段 中的每一个与所述第一和第二偏滤器之间的第三组和第四组镜线圈。23. 根据权利要求20和21所述的系统，其中，所述镜堵漏部还包括围绕所述第一和第二 形成部段中的每一个与所述第一和第二偏滤器之间的通路中的收缩部缠绕的一组镜堵漏 部线圈。24. 根据权利要求20-23所述的系统，其中，所述细长管是具有石英衬的石英管。25. 根据权利要求20-24所述的系统，其中，所述形成系统是脉冲式功率形成系统。26. 根据权利要求20-25所述的系统，其中，所述形成系统包括多个功率和控制单元，其 联接到多个条带组件中的各个条带组件以激励围绕所述第一和第二形成部段的所述细长 管缠绕的所述多个条带组件中的所述各个条带组件的一组线圈。27. 根据权利要求26所述的系统，其中，所述多个功率和控制单元中的各个单元包括触 发和控制系统。28. 根据权利要求27所述的系统，其中，所述多个功率和控制单元中的所述各个单元的 所述触发和控制系统能够同步以使得能够实现静态FRC形成或动态FRC形成，其中在所述静 态FRC形成中所述FRC被形成并且然后被注入，在所述动态FRC形成中所述FRC同时被形成和 平移。29. 根据权利要求20-28所述的系统，其中，所述多个中性原子束注入器包括一个或多 个RF等离子体源中性原子束注入器和一个或多个电弧源中性原子束注入器。30. 根据权利要求20-29所述的系统，其中，所述多个中性原子束注入器以切向于所述 FRC的注入路径定向，并且目标俘获区在所述FRC的分界面内。31. 根据权利要求20-30所述的系统，其中，所述吸杂系统包括钛沉积系统和锂沉积系 统中的一个或多个，其涂覆所述约束腔室以及所述第一和第二偏滤器的面向等离子体的表 面。32. 根据权利要求20-31所述的系统，其中，偏压电极包括定位在所述约束腔室内的一 个或多个点电极中的一个或多个，以接触开放场力线;一组环形电极，其在所述约束腔室与 所述第一和第二形成部段之间以便以方位角对称方式对远离边缘的通量层充电；定位在所 述第一和第二偏滤器中的多个同心堆叠的电极，以对多个同心通量层充电；以及拦截开放 通量的所述等离子体枪的阳极。33. -种用于生成和保持具有场反向位形(FRC)的磁场的系统，包括： 约束腔室； 联接到所述约束腔室的第一和第二直径相对的FRC形成部段， 联接到所述第一和第二形成部段的第一和第二偏滤器； 多个等离子体枪、一个或多个偏压电极，以及第一和第二镜堵漏部中的一个或多个，其 中，所述多个等离子体枪包括能够操作地联接到所述第一和第二偏滤器、所述第一和第二 形成部段以及所述约束腔室的第一和第二轴向等离子体枪，其中，所述一个或多个偏置电 极定位在所述约束腔室、所述第一和第二形成部段以及所述第一和第二偏滤器中的一个或 多个内，并且其中，所述第一和第二镜堵漏部定位在所述第一和第二形成部段与所述第一 和第二偏滤器之间， 联接到所述约束腔室以及所述第一和第二偏滤器的吸杂系统； 多个中性原子束注入器，其联接到所述约束腔室并且被定向成正交于所述约束腔室的 轴线；以及 磁性系统，其包括围绕所述约束腔室、所述第一和第二形成部段以及所述第一和第二 偏滤器定位的多个准直流线圈；定位在所述约束腔室与所述第一和第二形成部段之间的第 一组和第二组准直流镜线圈； 其中，所述系统被构造成生成FRC并且在将中性束注入等离子体内的同时保持所述FRC 而没有衰变。34. 根据权利要求33所述的系统，其中，所述系统被构造成生成FRC并且在将中性原子 束注入所述FRC内的同时将所述FRC保持在恒定值处或恒定值附近而没有衰变。35. 根据权利要求33和34所述的系统，其中，所述镜堵漏部包括在所述第一和第二形成 部段中的每一个与所述第一和第二偏滤器之间的第三组和第四组镜线圈。36. 根据权利要求33-35所述的系统，其中，所述镜堵漏部还包括围绕所述第一和第二 形成部段中的每一个与所述第一和第二偏滤器之间的通路中的收缩部缠绕的一组镜堵漏 部线圈。37. 根据权利要求33-36所述的系统，还包括能够操作地联接到所述第一和第二偏滤 器、所述第一和第二形成部段以及所述约束腔室的第一和第二轴向等离子体枪。38. 根据权利要求33-37所述的系统，还包括联接到所述约束腔室的两个或更多个鞍形 线圈。39. 根据权利要求33-38所述的系统，还包括联接到所述约束腔室的离子弹丸注入器。40. 根据权利要求33-39所述的系统，其中，所述形成部段包括模块化形成系统以便生 成FRC并使其朝向所述约束腔室的中间平面平移。41. 根据权利要求33-40所述的系统，其中，偏压电极包括以下电极中的一个或多个:定 位在所述约束腔室内的一个或多个点电极，以接触开放场力线;一组环形电极，其在所述约 束腔室与所述第一和第二形成部段之间以便以方位角对称方式对远离边缘通量层充电；定 位在所述第一和第二偏滤器中的多个同心堆叠的电极，以对多个同心通量层充电；以及拦 截开放通量的所述等尚子体枪的阳极。
【专利摘要】一种高性能场反向位形（FRC）系统包括中央约束容器（100）、联接到容器（100）的两个直径相对的反场角向箍缩形成部段（200），以及联接到形成部段（200）的两个偏滤器腔室（300）。磁性系统包括沿FRC系统部件轴向定位的准直流线圈（412、414、416）、约束腔室（100）和形成部段之间的准直流镜线圈（420）以及形成部段和偏滤器之间的镜堵漏部。形成部段（200）包括模块化脉冲式功率形成系统，其使得能够实现FRC的静态和动态形成和加速。FRC系统还包括中性原子束注入器（610、640）、弹丸注入器（700）、吸杂系统（810、820）、轴向等离子体枪和通量表面偏压电极。束注入器优选地有角度地朝向腔室的中间平面。在操作中，包括等离子体热能、总粒子数、半径和俘获磁通量的FRC等离子体参数在中性束注入期间能够维持在恒定值或恒定值附近而不衰变。
【IPC分类】G21B1/05, G21B1/15
【公开号】CN105723464
【申请号】CN201480064157
【发明人】M.图塞夫斯基, M.宾德鲍尔, D.巴恩斯, E.贾拉特, H.郭, S.普特文斯基, A.斯米尔诺夫
【申请人】Tri 阿尔法能源公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2014年9月24日
【公告号】CA2924205A1, EP3031051A1, WO2015048092A1