Физика плазменных прерывателей тока и их возможные применения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

Российский научный центр «Курчатовский институт»

На правах рукописи УДК 621.039.066 621.039.623

ДОЛГАЧЕВ Георгий Иванович

ФИЗИКА ПЛАЗМЕННЫХ ПРЕРЫВАТЕЛЕЙ ТОКА Й ИХ ВОЗМОЖНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ

Специальность: 01.04.13 — электрофизика и электрофизические установки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва — 2005

Работа выполнена в Институте Ядерного Синтеза ФГУ РНЦ «Курчатовский Институт»

Официальные оппоненты:

Доктор физ-мат наук, профессор В.Е.Койдан

(Институт Ядерного Синтеза РНЦ «Курчатовский Институт»)

Академик РАН Б.М.Ковальчук

(Институт сильноточной электроники СО РАН)

Доктор физ-мат наук, профессор

ЭЛ.Школьников

(МИФИ)

Ведущая организация ФГУП ГНЦ РФ ТРИНИТИ. Г. Троицк Зыщита состоится

На заседании диссертационного совета Д-520 009 02 в ФГУ РНЦ «Курчатовский Институт» по адресу: 123182, Москва, пл. Курчатова, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РНЦ «КИ»

Автореферат разослан

II» [о 2005

Отзывы на автореферат, заверенные ученым секретарем и скрепленные гербовой печатью учреждения, прошу направлять по адресу: 123182 г. Москва, площадь Курчатова, 1

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физ-мат. наук ^ л-и- Елизаров

Введение

Актуальность работы. Выдвинутые на рубеже 60-70-ых годов прошлого столетия предложения по созданию инерционного термоядерного синтеза стимулировали развитие мощных наносекундных генераторов на основе водяных накопительных линий. В начале 80-х годов были построены наиболее крупные (и являющиеся таковыми по настоящее время) генераторы PBFA-II в США и «Ангара-5» в России. Высокая стоимость и громоздкость водяных линий сдерживали дальнейшее увеличение энергетики и мощности генераторов на их основе. Альтернативой накопителям на основе водяных линий является индуктивный накопитель с размыкающим ключем для вывода энергии в нагрузку. В 1985 г. Б.М.Ковальчук и Г.А.Месяц предложили и экспериментально продемонстрировали возможность использования в качестве такого ключа плазменного прерывателя тока (11111) для обострения мощности микросекундного генератора. Это предложение привлекло внимание большого круга научных коллективов и, фактически, выделило 111ГГ в самостоятельное направление физики и техники формирования мощных электромагнитных импульсов. В настоящее время активно обсуждается возможность создания сверхмощных генераторов на основе ППТ с током на уровне 50МА и выходным напряжением до 107В, включая схемы с применением только индуктивных накопителей энергии -Российская программа «Байкал». Кроме того, генераторы на основе ППТ могли бы найти применение и в ряде других областей науки и техники. Поэтому изучение физики плазменных прерывателей тока и определение возможных областей их применения является актуальной задачей.

Целями диссертационной работы являлись:

1. Изучение физики ППТ, закономерностей его работы, определение наиболее эффективного режима, поиск путей увеличения напряжения.

2. Создание частотных генераторов на основе ППТ для радиационных

технологий. Изучение особенностей, обусловленных частотным режимом.

3. Экспериментальное обоснование возможности применения 111 IT в качестве выходного каскада в сверхмощном генераторе «Байкал».

Автор выносит на защиту:

1. Результаты экспериментального изучения влияния плотности переносимого через 11111' заряда на эффективность обрыва тока и применение этих результатов в параллельно — последовательных схемах обострения мощности.

2. Способ повышения получаемого на 111 1Т напряжения за счет подавления электронной компоненты. .

3. Результаты экспериментального изучения ионных токов в 11111.

4. Результаты изучения влияния внешнего магнитного поля на динамику плазмы 111 IT.

5. Высокоэффективные схемы ППТ, на основе которых сооружен ряд частотных генераторов, в том числе рентгеновский стерилизатор РС-20.

6. Результаты практического применения ППТ в экспериментах по стерилизации тормозным рентгеновским излучением.

7. Результаты экспериментов по обоснованию применения ППТ в качестве выходного каскада обострения мощности в генераторе «Байкал» на основе индуктивных накопителей энергии.

8. Проект б-ти модульного ППТ установки «МОЛ» и экспериментальное обоснование схемы модуля ППТ.

Научная новизна:

1. Впервые показано, что существует предельная плотность заряда, проходящего через ППТ до обрыва тока. Предложена и экспериментально продемонстрирована синхронизация параллельных 11111, основанная на факте существования предельной плотности заряда.

2. Впервые для увеличения развиваемого на ППТ напряжения предложено подавлять электронную компоненту тока в зазоре ППТ с помощью внешнего магнитного поля, создаваемого дополнительным источником. Применение внешнего поля приводит к снижению аксиального расширения плазмы на два порядка величины и полному (до нуля) обрыву тока. Определены условия, которым должно удовлетворять внешнее поле.

3. Впервые показано, что ППТ во внешнем магнитном поле является эффективным ионным диодом. Разными методами, включая метод парабол Томпсона с временным разрешением ~80нс, показано, что ионный ток (и эрозия плазмы) начинаются задолго до обрыва тока, ионная компонента переносит до 50% тока, энергия ионов соответствует напряжению на ППТ.

4. Впервые продемонстрирована возможность работы ППТ в частотном режиме, создан частотный рентгеновский генератор РС-20 для радиационных экспериментов - фактически создано новое направление физики мощных генераторов квазинепрерывного действия.

5. В экспериментах по стерилизации импульсным рентгеновским излучением с высокой пиковой мощностью дозы обнаружен эффект снижения летальной дозы в 2.5-5 раз по сравнению со стационарными источниками.

6. Впервые показано, что в эрозионном режиме развиваемое на ППТ напряжение определяется плотностью энергии w, затрачиваемой на эрозию плазмы: Unrrr^ w4/7 или, что то же, Unm^ccUrHH417. Эта зависимость подтверждена экспериментально и справедлива для большинства установок.

7. Впервые осуществлена эффективная (-25%) передача энергии в емкостную нагрузку — аналог лайнера - за счет применения внешнего магнитного поля и разделительного разрядника между ППТ и нагрузкой. Эти меры позволяют получить «глубокую» эрозию плазмы и предотвратить повторное замыкание ППТ, отсекающее энергию накопителя от нагрузки.

8. Предложен метод программированного заполнения зазора ППТ плазмой - дополнительная инжекция плазмы по мере ее эрозии. Метод

позволяет увеличить пропускаемый через ППТ заряд и решить основную проблему применения ППТ в программе «Байкал» - проблему предымпульса.

Вклад автора.

В работе, представленной на защиту, автором внесен определяющий вклад, обусловленный постановкой задач исследования и анализом результатов. Перечисленные в разделе «Новизна» пункты предложены, сформулированы и в значительной мере выполнены автором.

Научная ч практическая ценность.

1. Изучение ППТ в суммарном магнитном поле протекающего через него тока и внешнем поле стороннего источника позволило понять физические процессы, определяющие динамику плазмы ППТ.

2. Результаты работы фактически дают все необходимые зависимости и экспериментально проверенные константы для расчета ППТ в диапазоне напряжений до 5 MB и токов до 0.5 МА.

3. Положения и выводы представляемой диссертационной работы используются в исследованиях ППТ, направленных на создание мощных генераторов в Naval Research Laboratory, Sandia National Laboratories (США), Ecole Polytexnique, Centre d'Etudes de Gramat (Франция), Институте сильноточной электроники (г. Томск), ТРИНИТИ (г. Троицк), НИИ Приборов (г. Лыткарино). В рамках программы "Байкал" разработан 6-ти модульный ППТ установки MOJI. Представленные схемы частотных ППТ используются в генераторах тормозного рентгеновского излучения для радиационно-биологических экспериментов в РНЦ «КИ» и Северовосточном Институте ядерных технологий, Сиянь (КНР). Новые схемы и устройства, защищенные авторскими свидетельствами и патентами, нашли применение в этих экспериментах и частотных генераторах.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работ, представленные в диссертации, докладывались на:

Всесоюзных Конференциях по физике плазмы и УТС (Звенигород, 90, 91, 93, 97, 01, 02, 03, 04, 05 гг); XIV, XVI Intern. Symp. on Discharges and

Elektrical Insulation in Vacuum, 90, 94; XX International Conference on

Phenomena in Ionized Gases, 1991; IEEE Int. Conf. on Plasma Science,

ICOPS'91, ICOPS'96; VI Совещании по диагностике

высокотемпературной плазмы, Санкт-Петербург, 1993; 17th Symp. on

Plasma Physics and Technology, Prague, 1995; International POS Workshop, Gramat, France, April 1997; IEEE Pulsed Power Conference (95, 97, 01

гг.); Всесоюзных симпозиумах по сильноточной электронике (86, 88,

90, 92, 00 гг.); Intern. Conference on High-Power Particle Beams (90,92,

96,98, 00, 02, 04 гг.);

опубликованы в 38 статьях, включая 1 авторское свидетельство на изобретение и 4 патента. Основные работы приведены в конце автореферата.

Объем и структура диссертации. Диссертация содержит 243 страницы текста, включая 120 рис., 10 таблиц и список литературы из 178 наименований. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения.

Содержание работы

Во введении приведена краткая историческая справка о развитии работ по плазменным прерывателям тока, рассматривается область их применения, обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются ее цели, выносимые на защиту положения, научная новизна и практическая ценность.

В первой главе представлены основные свойства и параметры ill IT, краткий обзор теории плазменных прерывателей, позволяющий проводить анализ и сравнение различных схем, экспериментальные установки, их параметры и особенности.

В разделе 1.1 описан принцип действия генератора на основе ППТ. Генератор представляет собой LC-контур, замкнутый через ППТ - отрезок

вакуумной линии, меж электродный зазор которой замыкается плазмой. После включения плазменных пушек в течении времени тзад происходит заполнение зазора ПОТ плазмой, затем включается ГИН, и нарастающий во времени ток 1Ппт замыкается через плазменную перемычку. Энергия емкостного накопителя CU2/2 преобразуется в магнитную LI2/2 -осуществляется фаза проводимости тпр =~Т/4 =~10'6с. Режим проводимости заканчивается, когда ток достигает значения 1„6Р, близкого к амплитудному значению 1о- Затем (при выполнении ряда условий) импеданс плазменной перемычки резко увеличивается, возникает напряжение Unrn^-Ldl/dt, и энергия магнитного поля реализуется в виде потоков ускоренных частиц в ППТ и нагрузке за время обрыва (ускорения) 1обр=Ту=10~7с. При этом ток уменьшается на величину Д1 = 10бр - 1ост. Параметры электрического импульса на ППТ 10бр, Д1, 1осг, UnnT, тпР, ту, коммутируемая энергия магнитного поля WH, коэффициент умножения напряжения K=UnnT^Uo. кпд преобразования

энергии ГИН в энергию на нагрузке г| = oit°6pUnnTlHdt/(CUo2/2) и относительная величина уменьшения тока i=AI/Io характеризуют качество ППТ как электротехнического устройства. Они позволяют оценивать влияние различных факторов (геометрии электродов, концентрации плазмы, ее распределения, величины и длительности тока и т.д.) на динамику плазменной перемычки, проводить сравнение и анализ различных схем 11111.

В разделе 1.2 приведен краткий обзор теории плазменных прерывателей. Параметры современных ППТ перекрывают широкий диапазон значений. В зависимости от концентрации плазмы п и характерного масштаба «а» (например, межэлектродного зазора) можно выделить три режима работы ППТ, перекрывающие весь диапазон параметров: режим магнитной гидродинамики (МГД), режим электронной магнитной гидродинамики (ЭМГ) и вакуумный режим - режим эрозии. Показано, что наиболее эффективным, с точки зрения величины получаемого напряжения, является эрозионный режим. Именно такой режим и является предметом

исследований диссертации. Процесс эрозии означает ускорение ионов на катод ППТ с поверхности плазмы, ограничивающей двойной слой со стороны анода. Это возможно при токе ППТ выше критического:

Гппт>1о=13,6(кА)(у2-1)1/2г1Д5 (1.1).

В эксперименте "классическая" эрозия и холловская практически не различимы. Эрозионный механизм прерывания тока может быть усилен с помощью применения внешнего магнитного поля (предложение автора), которое, в принципе, позволяет исключить электронные токи через ППТ и максимально использовать подводимую к нему энергию на ускорение ионов, т.е. эрозию плазмы. В отличие от МГД - режима, ЭМГ и эрозионный режимы имеют принципиальное ограничение на величину тока и плотность переносимого заряда.

В разделе 1.3 приведены типы ППТ, литературные ссылки и параметры экспериментов для каждого типа (рис. 1 а-з):

а) - ППТ типа Z - пинча (плазмонаполненный диод) - собственное магнитное поле тока расположено снаружи плазменной перемычки и сжимает ее. U0 = (0.4-0.8) MB, I0= (200-70) кА, к = 1.5 - 5, ij = 0.8, нагрузкой является ППТ.

б) — ППТ типа «дисковый пинч» - ток к ППТ подводится с противоположных концов линии, собственное магнитное поле сжимает дисковую плазменную перемычку. Uo = 0.4 MB, k = 1, rj = 0.5, нагрузкой является ППТ.

в) — обычный ППТ - собственное магнитное поле расположено с одной стороны плазменной перемычки и ускоряет ее в сторону нагрузки. U0= 0.04 — 1.5 MB, к = 1,5 — б, rj = 0.1 — 0.5, нагрузка -диод или индуктивность.

г) — ППТ типа «антипинч» - ток протекает внутри плазменной перемычки, собственное магнитное поле растягивает ее по радиусу . Uo = 0.4 MB, к= 1, f| = 0.5, нагрузка - ППТ.

Для увеличения эффективности ППТ были предложены и исследованы

Рис.1. Схемы ППТ (а, б, в, г). 1,2 - электроды ППТ, 3 - входной ток, 4 - магнитное поле тока, 5 — плазменная перемычка, а - ППТ типа Z — пинча, б - ППТ типа «дисковый пинч» (двухсторонняя запитка), в - обычный ППТ с коаксиальными электродами, г - ППТ типа «антипинч»

схемы с подавлением электронной составляющей тока (рис. 1.1(д-з)).

д) — схема ППТ типа "отражательная система". В режиме проводимости энергия электронов мала, анод не прозрачен для них. При возрастании сопротивления ППТ энергия электронов растет, они пересекают анод, образуется виртуальный катод. Объемный заряд колеблющихся электронов вызывает уменьшение тока, что приводит к увеличению напряжения на ППТ, и, соответственно, увеличению прозрачности анода. Процесс повторяется, и основная доля энергии тратится на ускорение ионов -эрозию плазмы. Uo= 0.8 MB, Io= 70 кА, к = 2,5, rj = 0.3, нагрузка - диод.

е) - ППТ с внешним аксиальным Н2-полем. U0=(0.04 - 1,5)МВ, 10 = (20 -300) кА, Hz=(3 - 16)кГс, к= 12-2.5, т| = 0.2 - 0.3, нагрузка-диод.

ж) - ППТ - «дисковый пинч» с внешним магнитным Hz - полем. Uo = 0.4

МВ,10 = 400кА,Нг = 10 кГс, к = 4, т| = 1, нагрузка - ППТ.

з) - ППТ с азимутальным внешним Н^-полем, создаваемым током дополнительного источника, протекающим по центральному электроду ППТ (катоду). и0= 0.4 МВ, 10= 200кА, Н9 = 10 кГс, к = 4, т) = 0.3, нагрузка - диод.

ППТ типа б), г), д), е), ж), з) впервые предложены и изучены автором.

Рис. 1.1 Схемы ППТ (д, е, ж, з): 1,2 — электроды ППТ, 3 — входной ток, 4 — магнитное поле тока, 5 —плазменная перемычка, 6 — виртуальный катод, 7 - соленоид внешнего поля Hz, 8 — внешнее поле, 9 - ток создания

Нф-поля, 10 - источник питания Н9-поля.

д - ППТ- «отражательная система», е - ППТ с внешним Hz - полем, ж -ППТ типа «дисковый пинч» с Hz - полем, з - ППТ с азимутальным Н^ -полем.

В разделе 1.4 приведены экспериментальные установки (таблица 1), их особенности, решаемые на них задачи, основные диагностики. Установки использовались не только для изучения физики ППТ, но и решения практических задач: экспериментов по стерилизации, разрушению горных пород и др.

Таблица 1. Параметры установок

Установка Параметры ГИН, внешнего поля Н, величина

коэффициента умножения напряжения к=иппт/ио

№ Название,год создания. Со, мкФ и0, МВ 1о, кА Т/4, мкс Н, кЭ к

1 ПН-4М, 1986г. 0.4 0.4 40 0.9 1-2 4

2 Ан-2С, 1987г. 0.07 1.5 100 1.15 2-3 3

3 Тигр - 1, 1987г. 16 0.05 100 5 2-3 10

4 Тайна, 1988г. 2x0.56 0.5 2x200 2 Н2 или Нф=8 3-5

5 Тигр-2, 1990г. 3 0.05 130 1,5 - 5

6 Тигр-М, 1991г. 4x3 0.05 4x100 1 -

7 Частотный макет (1Гц), 1991г. 0.025 0.6 50 1 2

8 РС - 20, (1-2 Гц), 1991г. 0.05 1 100 0.8 2.5

9 РС-20К, (2-4Гц), для КНР, 1995г. 0.05 1 100 0.8 6 3

10 Стенд «Тайна-2», 1997г. 0.4 0.16 100 1 0 3 5 7.5

11 РС-20—М, 2001г. 0.5 0.84 320 2 ' 10 4

12 Стенд 1/6 МОЛ, 2004г. 14+36 0.03 500 2+38 2-4 1-8

Во второй главе приведены эксперименты по изучению физики ППТ, выявлению основных закономерностей его работы, определению влияния геометрии электродов, внешнего магнитного поля и плотности переносимого заряда на параметры ППТ, изучению динамики собственного поля тока, динамики плазмы, электрон-ионных потоков и др.

В разделе 2.1 показано, что существует оптимальная (предельная) величина плотности плазмы п0ПТ) при которой наблюдается хорошо воспроизводимый обрыв тока. При п > п^ эффективный обрыв тока невозможен. По оценкам По^Ю14 см"3. При n ~ п<,пт существует предельная плотность заряда qi, пропускаемого через ППТ плазменным каналом одной пушки:

qi = (5-10)мКл/пушку. (2.1)

На установке «Тигр-1» попытки увеличить пропускаемый через ППТ заряд за счет увеличения числа пушек (с 32 до 64 шт.) не увенчались успехом. Это связано с уменьшением расстояния между соседними пушками - их плазменные потоки перекрываются, и концентрация плазмы превышает значение полт - обрыва не происходит. Снижение напряжения на пушках приводит к уменьшению концентрации, и, соответственно, к обрыву тока, как и в случае применения 32 пушек. Т.е. при расположении пушек в диаметральной плоскости наружного электрода более универсальной характеристикой является предельная погонная плотность заряда, определяемая как отношение заряда к длине окружности, на которой расположены пушки:

q2 = (2 - 5)мКл/см . (2.2)

Применение протяженного ППТ, (пушки располагались на длине 60 см) позволило оценить предельную плотность пропускаемого заряда по площади расположения пушек:

q3=(l-3)мКл/см2. (2.3)

В разделе 2.2 рассмотрена схема параллельно - последовательного соединения ППТ, позволяющая получать высокие плотности тока. Синхронизация двух параллельнах модулей ППТ осуществляется за счет перераспределения тока и заряда между ними. Разброс времени срабатывания модулей ППТ:

М ос гсв/2п, (2.4)

где 2св — импеданс линии связи между модулями, Тп — импеданс нагрузки. Это подтверждает факт существования предельных величин плотности заряда — перераспределение тока и, соответственно, заряда происходит тем скорее, чем меньше импеданс линии связи 2св и чем меньше шунтирующее действие нагрузок, т.е. чем больше их импеданс гн. Аналогичные результаты получены на 2-х модульной установке Тайна и 4-х модульной - Тигр-М. Эксперименты по последовательному обострению фронта тока в индуктивной нагрузке также подтверждают правильность предельных величин плотностей заряда q1, q2: в первом каскаде обострения — 111111 использовалось 16 пушек, во втором - ППТ2 - 2. Использовались одинаковые пушки и режим их работы. Хотя длительность импульса тока во втором каскаде на порядок величины меньше, чем в первом, величины Я1, q2 для обоих каскадов одинаковы.

В разделах 1.3 — 2.6 рассматриваются динамика проникновения тока в плазму, потери энергии в фазе проводимости и влияние длины катода на эффективность обрыва тока для коаксиального ППТ (рис.1 в). Приведен краткий обзор работ по динамике проникновения тока в плазму ППТ. В экспериментах для измерения скорости фронта тока применялся набор цилиндров Фарадея, шунтов и петель, установленных на электродах ППТ вдоль его оси. Вблизи ППТ устанавливался защищенный вакуумным разрядником делитель напряжения, позволяющий измерять напряжение ППТ в фазе проводимости. Это напряжение включает три составляющих: и = и,+и2+и3) где и, = ЬсИ/ск - индуктивное падение напряжения, Т_12 = ИЬ/ск -

активное напряжение - результат ускорения плазменной перемычки ПОТ, т.е. увеличения индуктивности L(t) = 2[(l0+0J,v(t))dt]In(r,iap/rl!11), и U3 = RI -напряжение на омическом сопротивлении плазмы. Совместные измерения U(t), I(t) и v(t) позволили определить величины и каналы потерь энергии в фазе проводимости. Результаты экспериментов сводятся к следующему:

Проникновение тока в плазменную перемычку ППТ происходит с ускорением, скорость меняется от ~3х107 до ~5х108 см/с. Эффективная длина плазменной перемычки Ьфф, на которой происходит эрозия, не зависит от начальной длины 1о. В "протяженной" перемычке (I«2Dhap), проникающий в нее ток не «захватывает» плазму, и ее длина с точностью -10% постоянна. В "короткой" перемычке (1«0.2Dhap), ток "растягивает" ее до Ьфф~Ю1о. Это важный результат, поскольку 1о используется в оценках длительности фазы проводимости и величины максимального тока. Реально эта величина не может быть произвольной - она устанавливается автоматически. Уменьшение длины перемычки за счет укорочения катода приводит к снижению развиваемого на ППТ напряжения. Это связано с нарушением условий эрозии - с сокращением площади катода, т.е. площади коллектора ионов.

Потери энергии в фазе проводимости для "короткой" перемычки достигают ~20% энергии накопителя. Две трети потерь тратятся на аксиальное ускорение плазмы, треть — на радиальное ускорение заряженных частиц. Для "короткой" перемычки ускорение токового канала объясняется ЭМГ- соотношением для скорости волны проникновения магнитного поля — так называемой KMC - волны. При этом происходит уширение токового фронта, которое оценивается как Дсс n"1/4 ocv"2.

В разделах 2.7. 2.8. 2.9 рассмотрены коаксиальные ППТ с внешним продольным (рис.1е), азимутальным (рис.1з) магнитным полем и ППТ -«дисковый пинч» с продольным полем (рис.1 ж). Собственное магнитное поле тока выполняет двоякую роль. С одной стороны, проникая в плазму, оно определяет динамику ее концентрации и сопротивления. С другой -

осуществляет магнитную изоляцию. Использование внешнего поля позволяет разделить эти роли и изучать зависимость между величинами удельного сопротивления и плотности подводимой энергии при неизменной магнитной изоляции. Сравнение динамики плазмы в аксиальном и азимутальном внешних полях позволяет сделать выводы о процессах, определяющих эту динамику. Именно по этим причинам эксперименты по изучению ПОТ во внешнем магнитном поле занимают особое место в диссертации.

Из этих экспериментов следует, что применение внешнего аксиального магнитного поля расширяет возможности ППТ и позволяет:

1. Создать необходимую магнитную изоляцию зазора ППТ, и тем самым снять ограничение (1.1) на величину тока ППТ, т.е. получить эффективный обрыв при относительно малых токах.

2. Поднять коэффициент увеличения напряжения к = Unrrr/ UniH в ~1.5 раза для установок с током, удовлетворяющим условию (1.1).

3. Получать в ППТ ионный ток с плотностью 20-50А/см2, а в ППТ с двухсторонней запиткой (рисЛж) — до 500А/см2.

4. Перевести аксиальный дрейф электронов в азимутальный и снизить скорость аксиального расширения плазмы до ~106см/с — в отсутствие внешнего поля дрейфующие вдоль оси электроны "тянут" за собой ионы.

5. Предотвратить накопление объемного заряда электронов в результате их аксиального дрейфа, приводящее к нарушению магнитной изоляции, и получить полный обрыв тока.

При этом внешнее поле Hz должно удовлетворять условию:

Н2(кЭ)>(2-3)шах{НКР,Н(рсоБ}, (2.5)

где Нк = [З.ЗбхЮ3(у2-1),/3]/с1эФФ — критическое поле, Нрсов = 0.21о/г -собственное поле тока ППТ. Силовые линии внешнего поля не должны соединять участки катода, на которых электрическое поле выше порога образования взрывной эмиссии, с анодом. Именно это условие заставляет использовать положительную полярность центрального электрода.

Применение внешнего азимутального Нф-поля также позволяет увеличить коэффициент "к", но глубина обрыва тока при этом ограничена ДШо^О.б, что подтверждает выводы о влиянии аксиального дрейфа электронов на продольную скорость плазмы и повторное замыкание ППТ. Эффективная работа ППТ типа "дисковый пинч" (рис.1 ж) подтверждает факт снижения продольной скорости плазмы во внешнем Hz-поле.

В разделе 2.10 представлены эксперименты по совместной регистрации ионного тока, развертки свечения зазора ППТ в линиях водорода На и Hp и ЭОП - фотографии с экспозицией -80 не в различные моменты времени. Эти эксперименты приводят к выводу, что ускорение ионов из объема ППТ, т.е. эрозия плазмы, приводящая к уменьшению концентрации плазмы и уменьшению ее светимости, начинается со стороны катода и имеет кольцевую форму. Ускорение ионов начинается задолго до обрыва тока.

В разделе 2.11 приведены эксперименты по диагностике ионных потоков с помощью время-пролетной методики, метода фильтров и парабол Томпсона с временным разрешением. И в фазе проводимости, и в фазе ускорения энергия ионов соответствует напряжению ППТ. Это означает, что происходит прямое ускорение ионов электрическим полем в зазоре ППТ.

В разделе 2.12 рассматривалась динамика проникновения фронта ионного тока в ППТ с плоскими электродами (рис. 1а). Показано, что ППТ такого типа и коаксиальный ППТ имеют одинаковую плотность ионного тока и динамику его проникновения (^«20-50 А/см2, УфР«5.107 см/с).

В третьей главе рассмотрена возможность работы ППТ в режиме повторяющихся импульсов. Представлены физико-технические решения, обеспечивающие частотный режим. Показана перспективность применения частотных генераторов на основе ППТ в радиационных технологиях.

В разделе 3.1 показана принципиальная возможность работы ППТ в частотном режиме, определена возможная частота импульсов (~1кГц),

указаны причины ограничения частоты, основная из которых — ограниченная скорость восстановления вакуума в зазоре 111II'.

В разделе 3.2 приведены частотные генераторы на основе 11111, которые являются испытательными стендами не только для 11111, но и остальных элементов: ГИН, изолятора и т.д. Это определило требования к выбору компоновки и конструкции установки: максимальная простота, доступность элементов схемы, возможность их замены, максимальный ресурс. Представлены, типы 11111, цель их создания, основные параметры.

В разделе 3.3 рассмотрены особенности элементов ускорителей на примере РС-20 (рентгеновский стерилизатор, 20 кВт). ГИН установки содержит 4 модуля по 20 каскадов. Для снижения индуктивности контура «ГИН-ППТ» модули расположены вокруг изолятора. При этом совместно с высоковольтным (в/в) токовводом они образуют квазикоаксиальную линию, соединяющую выход ГИН с ППТ. Применены специально разработанные (ВНИИСК г. Серпухов) конденсаторы (50 кВ, 0.2 мкФ, 150 нГн, 10 Гц). Конденсаторы модуля образуют две колонны и занимают ~50% объема, Между колоннами расположены трехэлектродные разрядники. Промежуточные электроды разрядников соседних модулей ГИН соединены между собой через градиентные кольца изолятора. Это позволяет синхронизовать работу модулей и задавать соответствующий потенциал на кольцах. Для снижения потерь энергии применены зарядные индуктивности. Для каждого каскада они выполнены в виде двух индуктивно связанных катушек. При зарядке ГИН их магнитные потоки вычитаются (-7.10"5 Гн), при разрядке — складываются (—10"3 Гн).

В разделе 3.4 представлен конвертер энергии электронного пучка в тормозное рентгеновское излучение (РИ). В генераторах РИ мегавольтного диапазона рентгеновские кванты излучаются, в основном, в направлении пучка. Для сохранения направленности РИ использован диод с плоским анодом. При энергии электронов 2.5-3 МэВ оптимальная толщина

вольфрамовой (танталовой) мишени —0.8 мм. В условиях высоких пиковых мощностей такая мишень выдерживает ~103 импульсов при плотности средней мощности ~20Вт/см2. Было предложено использовать мелкодисперсный - «разрушенный» вольфрам, закрепленный между двумя пироуглеродными слоями. Роль конвертера выполняет "мочалка" из витой 10 цм вольфрамовой проволоки. Такая схема позволяет увеличить плотность средней мощности до -100 Вт/см2 при ресурсе более 105 импульсов.

В разделе 3.5 рассмотрена работа элементов ППТ в условиях частотного режима. Предложены два варианта пушек с водяным охлаждением. В первом - они расположены на торце внутреннего электрода ППТ. Поток плазмы направлен вдоль оси на конусный отражатель, который меняет его направление на радиальное. Во втором - пушки расположены на наружном электроде, плазменные потоки направлены радиально. Диэлектрик пушек защищен узким выпускным отверстием. При длительности импульса ~10"7с теплопроводность не работает при любом способе охлаждения. В этих условиях максимальную стойкость к импульсным воздействиям имеют углеродные материалы. Они выдерживают ~107 импульсов при средней мощности 100Вт/см2и используются для электродов ППТ.

В разделе 3.6 приведены схемы частотных ППТ, их особенности и параметры. Частотные конденсаторы обладают меньшей плотностью энергии и не позволяют выполнить условие (1.1). Поэтому принимались меры по подавлению электронных утечек. Заметный эффект дала схема ППТ -«отражательная система» (рис.1д). Реальная схема содержит анод в виде короткого (5см) цилиндра (ЙЗОсм), переходящего в «беличье колесо» из стержней с уменьшающимся в сторону нагрузки диаметром. Плазменная перемычка создается в радиальном зазоре между катодом и цилиндрической частью анода. По мере нарастания тока под действием собственного магнитного поля плазма смещается в область стержней, т.е. в область прозрачного анода. Это приводит к образованию виртуального катода, осцилляциям электронов, частичному подавлению электронной компоненты

19

тока. Дальнейшее смещение плазмы приводит ее в область еще более прозрачного анода и, как следствие, к более резкому и полному обрыву тока. Получено: к«2.6, г)«0.25, доза на расстоянии 1 м от мишени ~2,2 рад/имп.

Более эффективен ППТ с внешним Нг - полем. Корпус катода 11111 представлял собой водяную рубашку, в которой размещены соленоид Н2-поля и плазменные пушки. Диаметр катода - 38 см, длина — 5 см, радиальный зазор "катод-анод" — 4см, длина анода — 6 см. Схема дает напряжение 2.5-3 МВ и полный (до нуля) обрыв тока. Разброс результатов не превышает 20%, при этом к»3.2, г|«0.3, доза на расстоянии 1 м ~2.8 рад/имп.

Были испытаны несколько схем, аналогичных рис. 1а, с плоскими электродами. Наилучшие результаты получены в схеме с плоским в/в анодом, выполняющим функции конвертера. Схема дает меньшее напряжение (-1.6МВ), но за счет высокого кпд (т1=50%) доза на расстоянии 1 м от анода составляет ~2 рад/имп, т.е. сравнима с дозой, получаемой в отражательной системе (2.2 рад/имп) и в ППТ с внешним полем (2.8 рад/имп).

Рассмотренные схемы имеют два крайних случая: либо высокое напряжение - при использовании внешнего поля, либо высокий к.п.д. - при совмещении ППТ с диодом. Поэтому была предложена схема «Антипинч», совмещающая достоинства обеих схем (рис.1 г). Для увеличения напряжения применено внешнее радиальное магнитное поле, создаваемое встречно включенными катушками, расположенными симметрично слева и справа от дискового анода. Эта схема легла в основу эскизного проекта установки РС-200 (5 МВ, 5Гц, 200кВт), предназначавшейся для дезинсекции древесины.

В разделе 3.7 обсуждается ресурс генератора РС-20, наработавший с ППТ типа «отражательная система» ~5х10б импульсов. * Элементы ППТ, составляющие -30% стоимости, имеют ресурс от 5х105 до 107 импульсов, разрядники ГИН - ~2х108. Остальные (~60% стоимости), включая конденсаторы, имеют ресурс более 109 импульсов.

В разделе 3.8 представлен частотный ускоритель с выводом пучка в атмосферу - «Тайна-2» для радиационно-биологических экспериментов при более высоких пиковых мощностях дозы. Применен обычный ППТ (рис.1 в). Особенности ускорителя: использование углеродного материала для выпускного окна, защита окна от аксиального потока плазмы с помощью жалюзи. Эффективная энергия электронов оценивалась методом фильтров и составляла -ЗООкэВ. Ток пучка — 15 кА, плотность ~300А/см2, энергосодержание ~0.5кДж, частота импульсов - 1Гц. При поглощении пучка в объекте толщиной ~1мм доза составляет ~0.1 МГр, мощность дозы ~1012Гр/с. Установка "Тайна-2" широко использовалась и в экспериментах по изучению физики ППТ.

В четвертой главе представлены результаты исследований по стерилизации тормозным РИ, разрушению горных пород электронным пучком, рассмотрены другие применения ППТ.

В разделе 4.1 рассмотрены радиационно-биологические технологии, основанные на эффекте стерилизации, т.е. гибели спор, бактерий и других микроорганизмов под действием ионизирующих излучений. На момент проведения работ дозовые нормы радиационной обработки определялись на постоянных источниках. Сравнение эффективности постоянного и частотно-импульсного излучений проводилось совместно с НИИ Практической Токсикологии и Дезинфекции (НИИПТиД), Всероссийским научно-исследовательским и испытательным Институтом медицинской техники (ВНИИИИМТ) и НПО "Экран" (Отдел токсикологических испытаний изделий медицинского назначения). Определялись не только стерилизационное действие радиационных излучений, но и их влияние на механические, химические и токсикологические свойства материалов.

В разделе 4.2 приведены результаты экспериментов на "/-установке «Исследователь» (Со60, НИИПТиД) и РС-20 при одинаковой средней мощности дозы и эффективной жесткости квантов ~600кэВ. Было отобрано и

аттестовано 8 культур микроорганизмов и спор, наиболее полно представляющих реакцию микроорганизмов на радиационное воздействие и пригодных для проведения исследований. Применялись ферросульфатные и термолюминесцентные дозиметры. Был разработан дозиметр для интегрального набора дозы (до 50кГр). Дозиметры калибровались на установке РС-20 с помощью заполненного водой сосуда Дюара объемом 2л. Нагрев на ~1°С соответствовал поглощенной дозе ~4 кГр. Для оценки эффективности стерилизации на РС-20 и у-источнике в качестве тест-образцов использовались полимерные и другие материалы, упаковки одноразовых шприцев. Инфицированные и подсушенные в термостате тест-изделия запаивались в полиэтиленовые пакеты и подвергались обработке. Эффективность стерилизации на установке РС-20 в (2.5-5) раз (в зависимости от вида бактерий) выше, чем на установке Со60. Этот результат важен не только для повышения эффективности технологий, но и для стерилизации материалов и препаратов с низкой радиационной стойкостью - в случае импульсного облучения стерилизационная доза становится ниже порога радиационного повреждения этих материалов.

В разделе 4.3 приведены эксперименты по разрушению горных пород мощным импульсным пучком, выполненные по заказу Института горных дел им. И.В. Скочинского. Эксперименты проводились на установке Тайна с применением ППТ во внешнем Нф-поле (рисЛз). Чтобы не решать проблему вывода пучка в атмосферу, образцы пород помещались в вакуумной камере на аноде электронного диода. Высокая импульсная мощность делает генераторы на основе ППТ эффективным инструментом для разрушения. В диапазоне энергий (1.5-2.4) МэВ существует оптимальная плотность тока, при которой удельные энергозатраты на разрушение минимальны. Они

I ■

уменьшаются с ростом энергии электронов и составляют 225 кВт-час/м3 (0.8кДж/см3) при энергии электронов ~2.4МэВ и плотности тока пучка ~0.7кА/см2.

В разделе 4.4 показано, что благодаря низкой стоимости генераторов на

22

основе 11111 они могут находить (и уже находят) применение в областях, в которых их параметры попадают в диапазон приемлемых величин. Определен ряд применений, в которых генератор с 11111 имеет явные преимущества, определяемые его схемой, принципом работы и устройством. К этим перспективным для 11111 применениям относятся: генерация ионных пучков, генерация СВЧ излучения на основе отражательной системы -виркатора, создание ярких источников РИ типа "road-pinch".

В пятой главе рассмотрен проект «Байкал», который предусматривает создание сверхмощного генератора (-10МВ, ~50МА, ~150нс) для реализации ИТС. В проекте использован ударный генератор и ряд каскадов обострения мощности. В качестве выходного каскада предлагается 1111 Г. Заложенные в проект принципы моделируются на установке МОЛ (3.1МДж, 3.7МА). Приведены оценки напряжений на ППТ, рассмотрена многомодульная схема, представлены эксперименты по синхронизации модулей ППТ.

Раздел 5.1 посвящен выбору модели и схемы ППТ. Анализ работ по сильноточным ППТ в МГД - режиме показывает, что требования получения высоких плотностей тока и больших напряжений не совместимы. Поэтому для увеличения напряжения предложено использовать эрозионный режим с применением внешнего магнитного поля, а проблему увеличения тока решать за счет увеличения площади электродов ППТ.

Раздел 5.2 посвящен определению развиваемого на ППТ напряжения. В эрозионном режиме UnnT определяется плотностью энергии w,, затраченной на ускорение ионов - эрозию плазмы. Для определения вида зависимости UnnKwi) использован ряд упрощений: плоская геометрия, электроны замагничены - ток переносится ионами. Тогда удельные энергозатраты dw, на удаление плазмы из слоя dx составят:

dwj = иПпт nzedx, (5.1)

где ze - заряд иона. Если энергия накоплена в большой индуктивности, так что напряжение UnnT= -Ldl/dt развивается при почти постоянном токе I и его

плотности }, то из закона Чайльда-Ленгмюра следует, что прирост напряжения

¿иПпт=] 1Д(4/9)ео(2ге/М) ,/2аппт '^х, (5.2)

и затраты энергии на создание этого прироста составляют:

с^АШппт = иппт3'4 п(геМ),/2 / .¡|/2(4/9)ео(2)1/2. (5.3)

Соответственно, зависимость иппт(,*'|) имеет вид:

Uпш=[(7/4)(wi/n(zeM),/2)/j1/2(4/9)Бo(2)1/2]4/7 сс ы сс w4/71 (5.4)

где w - полная плотность энергопотерь, включая потери за счет электронной компоненты. Поскольку плотность заряда qз через lU.iT почти постоянна, то плотность энергии на удаление ионов:

\viccw = Я3иГиН. (5.5)

Подстановка этой плотности в (5.4) дает:

идпт= аиГИн4/7. (5.6)

Коэффициенты

«1 = 2.5 и а2=3.6(МВзл) (5.7)

определены для значений иппт(МВ) и игин(МВ) установки «Тайна» без внешнего (а!) и с внешним магнитным полем (а2). Получаемое на других установках напряжение Иплт в большинстве случаев удовлетворяет условию (5.6) с соответствующим коэффициентом си,г-

В разделе 5.3 приведены способы увеличения иппт- Выражение (5.6) позволяет не только оценивать возможное напряжение иппт, но и сравнивать эффективность разных схем ППТ. Напряжения, получаемые на установках ГИТ-8, 12, Асе-4, работающих в МГД — режиме, ниже величин, получаемых из (5.6). С точки зрения увеличения напряжения в соответствии с (5.6) наиболее эффективны схемы ППТ с внешним магнитным полем.

В разделе 5.4 приведена экспериментальная зависимость иппт^). Использовались два способа изменения плотности энерговклада при постоянной величине заряда. Первый - изменение числа каскадов ГИН. Второй — применение индуктивной нагрузки. Ток нагрузки 1н и выделенная в

ГИТ энергия W определяются соотношением накопительной Lo и нагрузочной LH индуктивностей: IH. = Io Lo/( L0+ LH) и W = W0(l- Lo/( L0+ Lh)). где Io и Wo - первоначальные значения тока и энергии в Lo- Оба способа позволяют менять плотность энерговклада w в ППТ при q3 = const. Экспериментальная зависимость Unm-ocw4'7 = сШгин4'7 совпадает с (5.6).

В разделе 5.5 представлена установка РС-20М, модернизированная для обоснования применения ППТ в проекте «Байкал». Увеличен энергозапас ГИН до 240 кДж за счет замены частотных конденсаторов (50кВ, 0.2мкФ) на моноимпульсные (50 кВ, 2.5 мкФ); повышена прочность изолятора более чем до 3.5 MB. Для уменьшения индуктивности контура ГИН-ППТ прерыватель расположен как продолжение в/в ввода. Применена схема с внешним Hz -полем (рис.1е). Электроды ППТ выполнены из углеродного материала, диаметр наружного электрода - 18 см, внутреннего — 10 см, длина - 10 см. Соленоид внешнего поля (до 16 кГс) и 78 пушек размещены на наружном электроде.

В разделе 5.6 представлены диагностики. Поскольку определение скейлинга получаемых с помощью ППТ напряжений требует надежного его определения, был применен независимый способ оценки напряжения на ППТ по измерению жёсткого края тормозного у-спектра ускоренных электронов. Для этого регистрировались фотонейтроны в реакциях Ве9(у,п)Ве8 и D2(y,n)p, с порогами: Евг =1.6 МэВ и Ed = 2.25 МэВ. В интервале напряжений в диапазоне до 5 МэВ выходы фотонейтронов в каждой из этих реакций, а также их отношение, сильно зависят от максимальной энергии у-квантов, что и позволяет определять амплитуду напряжения.

В разделе 5.7 приведены результаты экспериментов на РС-20М по проверке выражения (5.6) с применением активационной методики. Показано, что в диапазоне напряжений UniH = (0.2 - 0.85) MB при соблюдении условия (2.2) на погонную плотность заряда q2 й 5 мКл/см напряжение 11ппт удовлетворяет условию (5.6) с соответствующими

коэффициентами сс1,2: иПпт(МВ)=2.5{иГИн(МВ)}4'7 - при обычной схеме ППТ (рис.1в) и иппт(МВ)-3.6 {11гин(МВ)} - при схеме ППТ во внешнем поле (рис.1е). При игин=0.85МВ измеренное с помощью электротехнических и активационной методик напряжение иппг=(3-3.5)МВ. С увеличением погонной плотности в диапазоне q2 = (5-9)мКл/см, величины коэффициента а^ и, соответственно, иппт уменьшаются.

В разделе 5.8 рассматривается оценка напряжения в проекте "Байкал".Хотя напряжение ППТ определяется плотностью энергозатрат на эрозию плазмы (5.4), реально используется эквивалентная зависимость (5.6). В программе "Байкал" емкостные накопители и параметр 11гин отсутствуют, поэтому для оценки иппт можно представить энергию '^^н = Ы2/2 через эффективное напряжение иЭфф как:

иЭфф=\Ун/д, (5.8)

где — длительность импульса. Для МОЛ

напряжение иэФФ=1.1МВ. Это означает, что напряжение иппт=а2иэФФ4Л =~4МВ. Экспоненциальный рост тока на входе ППТ установки МОЛ за счет нарастающей скорости эрозии плазмы может привести к увеличению иппт До (5-6) МВ. Для получения напряжения —10 МВ предложена схема встречного включения ППТ с удвоением напряжения. Для увеличения тока предложен многомодульный 11111 с плотной упаковкой модулей: использование п модулей позволяет уменьшить диаметр ППТ в (п)|/2 раз. Соленоид внешнего поля расположен на внутреннем электроде - аноде 11111, наружный электрод - катод ППТ - сделан из меди. За счет скин - эффекта магнитное поле соленоида не выходит за пределы медного электрода модуля.

В разделе 5.9 приведены эксперименты по синхронизации двух модулей. Для улучшения условий синхронизации предложен разделительный разрядник (РР) между выходом модулей и нагрузкой. В этих условиях два модуля работают как один ППТ с суммарным числом пушек. Получен переброс тока в нагрузку за -0.2 мкс с последующей паузой тока в ППТ.

Применение РР позволило выделить в ПГГГ —30% энергии, т.е. получить "глубокую" эрозию, что совместно с внешним полем обеспечило паузу тока.

В шестой главе приведено экспериментальное обоснование модуля 11111 установки МОЛ, в том числе эксперименты по предотвращению повторного замыкания 11111 и программируемому заполнению зазора ППТ плазмой для пропускания предымпульса.

В разделе 6.1 рассмотрено формирование импульса тока на установке МОЛ: энергия ударного генератора после ряда каскадов обострения попадает в первичный контур магнитного компрессора (МК). МК представляет собой прямоугольную рамку с подвижной перегородкой из фольги, которая разделяет ее на два контура. При прохождении тока через первичный контур МК фольга ускоряется его магнитным полем. Механическая энергия фольги Му2/2 преобразуется в магнитную Ы2/2 вторичного контура МК при сжатии фольгой предварительно созданного магнитного потока. Ток вторичного контура подается на 1Ш1. Импульс тока условно можно разбить на две части: предымпульс (~38 мкс), переносящий основную (—80%) долю заряда, и основной импульс (-2 мкс), переносящий основную (-80%) долю энергии. Для пропускания предымпульса предложено программируемое заполнение зазора ППТ плазмой, т.е. инжекция плазмы по мере ее эрозии.

В разделе 6.2 рассмотрена схема модуля ППТ, представляющего собой прототип модуля установки «МОЛ» для экспериментов на стенде «1/6 МОЛ», созданном на базе установки РС-20. Применены пушки с последовательным пробоем 10 плазмообразующих зазоров и накопительным объемом, из которого плазма через отверстия в катоде поступает в зазор ППТ. Для моделирования предымпульса использовалось сложение токов от 2-х батарей с временем нарастания 40 и 3 мкс, соответственно. ППТ отделен от нагрузки разделительным разрядником (РР). Использовалась низкоиндуктивная нагрузка или, как аналог лайнера, емкостная нагрузка.

В разделе б.З представлен макет РР из 6-ти последовательно

включенных взрывоэмиссионных диодов с плоскими электродами, разделенных зазором 1 мм. После образования взрыэмиссионной плазмы каждый диод замыкается за ~10нс. Эксперименты показали, что для линейно нарастающего напряжения его длительность определяется электрическим полем Е (кВ/см) в диодах:

^л.(^) = 0.2/(ДО-ЮО) . (6.1)

В разделе 6.4 приведены эксперименты по включению ППТ в цепь индуктивного накопителя плазменными пушками. Схема МОЛ существенно упрощается, если для включения ППТ в цепь накопителя вместо специального ключа использовать пушки. Поскольку на электродах ППТ до его замыкания есть «дежурное» напряжение ~10кВ, существует опасность наработки плазмы в процессе замыкания зазора ППТ. Анализ процесса замыкания зазора плазмой пушек и эксперименты показали, что опасной наработки приэлекгродной плазмы не происходит, и ППТ сохраняет работоспособность после его включения в цепь накопителя пушками.

В разделе 6.5 рассмотрено влияние РР на передачу тока в нагрузку. При оптимальной прочности РР в нагрузку 50 нГн передается ~70% тока при скорости его нарастания ~1012А/с, при этом повторное замыкание ППТ наблюдается спустя ~ 0.5 мкс после переключения тока. Напряжение и длительность паузы тока ППТ растут с увеличением внешнего поля и скорости нарастания тока. Как аналог лайнера - нагрузки с малым начальным и нарастающим во времени импедансом - использовалась емкость. По мере ее зарядки напряжение на ней растет, что позволяет проследить динамику сопротивления ППТ. Длительность зарядки емкости достигает ~1мкс. В емкость передается —25% энергии индуктивного накопителя.

. В разделе 6.7 приведены измерения распределения энерговыделения по длине ППТ. Хотя ранее было показано, что ППТ во внешнем поле сохраняет свою эффективность при длине порядка радиуса наружного электрода, большая длительность фазы проводимости на установке «МОЛ» могла

изменить этот результат. Измерения с помощью трех ионных приемников показали, что ионный ток на катод ППТ (~20 А/см2) приходит в области плазменных пушек на длине ~10см. Аналогичная картина наблюдается и при работе с предымпульсом. Ярко выраженные следы бомбардировки электродов ППТ ускоренными частицами также имеют длину 1 Осм.

В разделе 6.8 приведены эксперименты по пропусканию предымпульса. Предложено программируемое заполнение зазора ППТ плазмой, т.е. инжекция плазмы по мере ее эрозии. Эксперименты подтвердили работоспособность этой идеи. Моделирование импульса установки «МОЛ» суммой двух токов предъявляет к ППТ более жесткие требования: в схеме «МОЛ» предымпульс переносит ~80% заряда и ~20% энергии, при моделировании - ~80% заряда и энергии. Применение углеродной защиты электродов позволило сохранить работоспособность ППТ и переключить ток в нагрузку после предымпульса длительностью ~40 мкс. Амплитуда тока составляла ~300 кА, погонная плотность заряда - 20мКл/см.

В заключении приведены результаты диссертационной работы.

Создан ряд установок, позволяющих проводить целенаправленное экспериментальное исследование физики плазменных прерывателей, применять их для прикладных и научных целей.

Для получения высоких напряжений наиболее эффективен эрозионный режим. Определена предельная плотность заряда, переносимого через ППТ. Факт существования предельной плотности положен в основу синхронизации ППТ в многомодульных системах.

Применение внешнего магнитного поля для подавления электронной составляющей тока ППТ позволяет не только увеличить скорость и "глубину" обрыва тока, расширить диапазон коммутируемых токов в область более низких величин, но и изучать динамику плазмы и сопротивления ППТ в условиях неизменной магнитной изоляции. Сравнение динамики плазмы в собственном поле тока, во внешнем (аксиальном или азимутальном) поле

показало, что причиной аксиального ускорения плазмы и малой глубины обрыва тока может являться аксиальный дрейф электронов в собственном азимутальном магнитном поле. Объемный заряд дрейфующих электронов приводит к ускорению наружной границы плазмы до ~5.108см/с. Накопление объемного заряда электронов в результате снижения скорости дрейфа на неоднородностях линии приводит к ограничению глубины обрыва тока на уровне Д1/1о~50%. Применение внешнего азимутального поля не меняет ситуации — глубина обрыва тока составляет -60%. Применение же продольного поля меняет ситуацию коренным образом - продольная скорость плазмы падает до ~106см/с, глубина обрыва тока составляет 100%. Причина столь сильных изменений - переход аксиального дрейфа электронов в азимутальный.

Ускорение ионов из объема ППТ, т.е. эрозия плазмы, начинается задолго до обрыва тока, и, как показывает динамика свечения плазмы, этот процесс начинается со стороны катода. И в фазе проводимости, и в фазе обрыва энергия ускоряемых в ППТ ионов соответствует напряжению на нем.

Полученные результаты послужили основой создания прерывателей, работающих в режиме повторяющихся импульсов. Определены диапазон частот и причины его ограничения. Выявлены и решены основные физико-технические проблемы, обусловленные частотным режимом. Создан ряд частотных генераторов, включая РС-20 (рентгеновский стерилизатор, 20кВт). В экспериментах по стерилизации показано, что высокая пиковая мощность дозы РИ (-109 Р/с) повышает эффективность стерилизации в (2.5-5) раз (в зависимости от вида бактерий) по сравнению с постоянными источниками. Это позволяет не только повысить эффективность технологий, но и проводить стерилизацию материалов с низкой радиационной стойкостью.

Высокая импульсная мощность электронного пучка делает генераторы на основе ППТ эффективным инструментом в экспериментах по разрушению горных пород и в ряде других применений, в которых ППТ имеет явные

преимущества, определяемые его схемой, принципом работы и устройством.

В качестве выходного каскада сверхмощного генератора (проект «Байкал») выбран эрозионный 11111' с внешним магнитным полем. Показано, что напряжение на 11111 определяется удельными энергозатратами на эрозию плазмы - ускорение ионов. Получена оценка напряжения на ill 11 Unm^ai,iUrHiI4''7 без внешнего поля и с полем, соответственно. Формула проверена при напряжениях Ц-ин ДО 0.84МВ с применением активационной методики измерения напряжения. Для схемы "Байкал" оценка дает напряжение на уровне 5 MB. Предложена схема встречного включения ППТ со сложением напряжений. Для получения больших токов предложена многомодульная схема ППТ с плотной упаковкой модулей.

Решены основные физические задачи, связанные с разработкой модуля установки МОЛ: для улучшения условий синхронизации и предотвращения повторной закоротки ППТ, отсекающей индуктивный накопитель от нагрузки, предложен разделительный разрядник (РР) между нагрузкой и 11111. Разработана схема РР на основе многозазорного взрывоэмиссионного диода. В экспериментах по синхронизации показано, что при использовании РР два модуля работают как один ППТ с суммарным количеством плазменных пушек. Применение РР позволяет сохранять высокое сопротивление ППТ в течение ~1мкс и передавать в емкостную нагрузку — аналог лайнера - -25% энергии индуктивного накопителя. Для пропускания предымпульса предложено программируемое заполнение ППТ плазмой, позволившее оборвать ток после пропускания предымпульса -40 мкс.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Скорюпин В.А. Обострение мощности микросекундного импульсного генератора с помощью плазменного прерывателя тока.// ВАНТ, сер. Термояд, синт., в. 2 (19), М., 1986, с. 31-32.

2. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Скорюпин В.А. Исследование работы плазменного прерывателя токаУ/ Физ. Плазмы, 1987, т. 13, в. 6, с. 760-763

3. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Исследование возможности синхронизации нескольких индуктивных накопителей с плазменным прерывателем.// ВАНТ, сер. Термояд, синт., 1987, в. 2, с. 35-37.

4. Голованов Ю.П., Гусляков С.Е., Долгачев Г.И. и др. Обострение фронта тока индуктивного накопителя двухкаскадным плазменным прерывателем тока.// ВАНТ, сер. Термояд, синт., 1987, в. 4, с. 30-31.

5. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Применение плазменных прерывателей тока в индуктивных накопителях для создания терраваттных генераторов с большой энергетикой.// Физика Плазмы, 1988, т. 14, в. 7, с. 880-885.

6. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Обострение мощности токового импульсного генератора плазменным прерывателем в

магнитном поле.//ВАНТ, сер. Термояд. Синт., 1988, в. 1, с. 61-62.

7. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Егоров В.М. и др. Сильноточный ускоритель «Тайна»//В АНТ, сер. Термояд. Синт., 1988, в. 2, с.40-42

8. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Получение и транспортировка ионных потоков в плазменном прерывателе тока и их диагностика.// ВАНТ, сер. Терм. синт. 1990, в. 1, с. 58-60.

9. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Увеличение плотности ионного потока, генерируемого в плазменном прерывателе тока.// ВАНТ, сер. Терм. синт. 1990, в. 2, с. 40-42.

10. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Работа плазменного прерывателя тока в азимутальном магнитном поле.// ВАНТ, сер. Термоядерный синтез, 1990, в. 3, с. 35-38.

11. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Ушаков А. Г. Ускоритель заряженных частиц, А/С СССР №1577676, зарег.08.03.1990. //Б.И. 1990, №12, с.31.

12. Долгачев Г.И., Закатов.Л.П., Ушаков А.Г. Микросекундный плазменный прерыватель тока.// Физика плазмы, 1991, т. 17, с. 1171-82.

13. Babykin V.M., Chikin R.V., Dolgachev G.I. et al. Development of

microsecond generators with POS in I.V.Kurchatov Institute of Atomic Energy. Frequency operation of generators.// 9-th Int. Conf. on High-Power Particle Beams, Washington DC, 1992, Proceedings, v.l, pp. 512 - 517.

14. Barinov N.U., Belenki G.S., Dolgachev G.I. et al, POS-based repetitive generator PC-20 // 10-th Int. Conf. on High-Power Particle Beams, San Diego, CA,

1994, Proceedings, v. 1, pp. 21 -24.

15. Barinov N.U., Belenki G.S., Dolgachev G.I. et al. Plasma-Opening-Switch-Based Repetitive Generator// IEEE Transact, on Plasma Science, 1995, v. 23, №6, p 945-948.

16. Бабыкин M.B, Голованов Ю.П., Долгачев Г.И. и др. Источник рентгеновского излучения, патент РФ № 20446558, зарег. 20.10.1995.// Б.И.,

1995, №29, с.294.

17. Беленький Г.С., Голованов Ю.П., Долгачев Г.И. и др. Экспериментальное исследование токопереноса в плазме микросекундного ППТ// Физика плазмы, 1995, т.27, №10, с.897-902.

18. Agalakov V.P., Barinov N.U., Dolgachev G.I. et al, PS-20 type repetitive generator with planar configuration of POS// 11-th Intern. Conf. on High-Power Particle Beams, Prague, Czech Republic, June 10 - 14, 1996, Proceedings, v. 1, pp. 301-304.

19. Баринов Н.У., Беленький Г.С., Долгачев Г.И. и др. Плазменные прерыватели тока в РНЦ «КИ»// Известия ВУЗов, Томск, 1997, №10, с. 40-51.

20. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Зиновьев О.А., Юзбашев В.Г. Способ стерилизации медицинского и пищевого оборудования, патент РФ, N 1980046// Бюл. Изобр. 1997, N 10, с. 25

21. Беленький Г.С., Долгачев Г.И. Генератор импульсов напряжения,

33

патент РФ, №2090020, зарег.10.09.1997 //Б.И. 1997, №14, с. 121.

22. Dolgachev G.I., Nitishinsky M.S., Ushakov A.G. New repetitive POS electron accelerator for air electron beam output.//11th IEEE International Pulsed

Power Conference June 29 - July 2, 1997, Baltimore, USA, Proceedings, v.l, pp. 281-286.

23. Долгачев Г.И., Нитишинский M.C. Выпускное окно электронного ускорителя, патент РФ №2101888, зарег. 10.01.1998// Б.И. 1998, N 1, с. 12.

24. Barinov N.U., Dolgachev G.I., Nitishinskiy M.S. et al. Medical equipment sterilization using superhigh dose rate X-ray irradiation// 12th Intern. Conference on High -Power Particles Beams, Haifa, Israel, June 7-12, 1998, Proceedings, v.l, pp.977-980.

25. Долгачев Г.И., Закатов Jl.П., Нитишинский М.С., Ушаков А.Г. Особенности плазменных прерывателей тока, применяемых в мощных частотно-импульсных генераторах// Физика плазмы, 1998, т.24, №12, с. 1078- -1087.

26. ■ Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Нитишинский М.С., Ушаков А.Г. Сверхмощные частотные генераторы с плазменным прерывателем тока (обзор) // ПТЭ, 1999, №2, с.3-26

27. Dolgachev G.I., Zakatov L. P., Ushakov A.G. Optimization of generator using electron beam and electric gas spark discharge for Hard-Rock destruction// 13th Intern. Conference on High -Power particles beams, Nagaoka, Japan, June 2530,2000, Proceeding., v.2, p. 972-975.

29. Долгачев Г.И., Ушаков А.Г. О предельных параметрах плазменного прерывателя тока // Физика плазмы, 2001, том 27, N 2, с. 110-118.

30. Долгачев Г.И., Кингсеп А.С., Ушаков А.Г. Динамика токового фронта в токонесущей плазменной перемычке// Физика плазмы, 2001, том 27, N1, с. 64-70.

31. Азизов Э.А., Алиханов С.Г., Велихов Е.П.,.......Долгачев Г.И. и др.

Проект "Байкал". Отработка схемы генерации электрического импульса. // ВАНТ, сер. Т^фрядерный cmr^pOOl, в.З, с.3-17.

32. Баринов Н.У., Будков С.А., Долгачев Г.И. и др. Модернизированная установка РС-20 для исследования характеристик плазменного прерывателя тока// ПТЭ, 2002, №2, с. 112-119.

33. Баринов Н.У., Будков С.А., Долгачев Г.И. и др. Влияние внешнего магнитного тока на эффективность работы плазменного прерывателя тока// Физика плазмы, 2002, т. 28, №3, с.202-205

34. Долгачев Г.И., Данько С.А., Калинин Ю.Г. и др. Измерение

высокого напряжения в вакуумном диоде с помощью фотонейтронных реакций.// Физика плазмы, 2002, т. 28, №8, с. 652-656.

35. Алтухов A.C., Блинов П.И., Долгачев Г.И. и др. Синхронизация параллельных ППТ и передача тока в нагрузку// Физика плазмы, 2003, т.29, №8, с.722-726.

36. Долгачев Г.И., Ушаков А.Г. Характеристики и конструкции плазменных HiiJfcropOB для ген^Щии мощных импульсов (обзор)// ПТЭ, 2004, N3, с. 6-21.

37. Долгачев Г.И., Масленников Д.Д., Ушаков А.Г. Сильноточный вакуумный разрядник.// ПТЭ, 2004, N5, с.82-86.

38. Алтухов A.C., Блинов П.И., Долгачев Г.И. и др. Макет модуля «1/6 МОЛ» мощного импульсного генератора.// ПТЭ, 2005, №5, с. 64-74.

40. Алтухов A.A., Долгачев Г.И., Масленников Д.Д. и др. Плазменный прерыватель тока для установки МОЛ.// Физика плазмы, 2005, N»12 с.1-10 (в печати).

Подписано в печать 17.10.2005. Формат 60x90/16 Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,0 Тираж 71. Заказ 63

Отпечатано в РНЦ «Курчатовский институт» 123182, Москва, пл. Академика Курчатова

Введение.стр.

Глава 1. Схемы ППТ, основные характеристики и экспериментальные установки.

1.1. Принцип действия генератора на основе ППТ.

1.2. Теория работы ППТ.

1.3. Типы ППТ и их характеристики.

1.4. Экспериментальные установки.

1.5. Краткое резюме.

Глава 2. Физика ППТ, основные закономерности.

2.1. Предельная плотность заряда, переносимого через ППТ

2.2. Схема параллельно- последовательного соединения ППТ

2.3. Коаксиальные ППТ (типа рис.1.4в).

2.4. Динамика плазмы в ППТ, потери энергии в фазе проводимости

2.5. Влияние протяженности катода на эффективность ППТ.

2.6. Обсуждение результатов измерения скорости токового фронта

2.7. Коаксиальные ППТ с внешним продольным магнитным полем

2.8. Влияние внешнего азимутального поля на динамику ППТ

2.9. ППТ с двусторонней запиткой - дисковый пинч.

2.10. Радиальная динамика свечения плазмы коаксиального ППТ

2.11. Ионные потоки в ППТ типа «плазмонаполненный диод»

2.12. Проникновение тока в плазму ППТ с плоскими электродами . 89 2.14. Выводы.

Глава 3. Частотные генераторы на основе ППТ.

3.1. Оценка возможной частоты работы ППТ.

3.2. Частотно-импульсные генераторы на основе ППТ.

3.3. Частотный ГИН установки РС-20.

3.4. Конвертер энергии электронов в рентгеновское излучение

3.5. Влияние высоких импульсных мощностей на элементы ППТ

3.6. Схемы частотных ППТ и их особенности.

3.7. Ресурс частотного генератора на примере РС-20.

3.8. Частотный ускоритель с выводом пучка в атмосферу.

3.9. Выводы.

Глава 4. Применения генераторов на основе ППТ.

4.1. Радиационно-биологические технологии.

4.2. Стерилизация стационарным и импульсным излучением

4.3. Разрушение горных пород мощным импульсным пучком

4.4. Другие возможные применения ППТ.

4.5. Выводы.

Глава 5. Плазменный прерыватель для программы «Байкал»

5.1. Выбор модели и схемы ППТ.

5.2. Чем определяется величина развиваемого на ППТ напряжения?

5.3. Способы увеличения напряжения иПпт и их эффективность

5.4. Экспериментальное определение зависимости Unrn(Uinn) • • •

5.5. Модернизированная установка РС-2ОМ.

5.6. Основные диагностики.

5.7. Экспериментальные результаты.

5.8. Возможность увеличения параметров ППТ «Байкал».

5.9. Эксперименты по синхронизации двух модулей ППТ.

5.10 Выводы.

Глава 6. Экспериментальное обоснование модуля

ППТ установки МОЛ.

6.1. Установка МОЛ - формирование импульса тока на входе ППТ

6.2. Модуль ППТ для установки МОЛ.

6.3. Разделительный разрядник (РР).

6.4. Включение ППТ в цепь накопителя плазменными пушками

6.5. Влияние разделительного разрядника на передачу тока в нагрузку

6.7. Распределение энерговыделения по длине ППТ.

6.8. Работа ППТ в условиях предымпульса.

6.9. Выводы.

Явление прерывания тока в плазме впервые наблюдалось в конце 60-х годов прошлого века [1, 2]. В 70-х оно нашло практическое применение для подавления предымпульса, возникающего при зарядке водяной линии мощных наносекундных генераторов [3], а затем и для обострения мощности [4] таких генераторов. В 1985 г. Б.М.Ковальчук и Г.А.Месяц предложили и экспериментально продемонстрировали возможность использования плазменного прерывателя тока (ППТ) для обострения мощности микросекундного генератора напряжения [5]. Это предложение привлекло внимание большого круга научных коллективов и, фактически, выделило ППТ в самостоятельное направление физики и техники формирования мощных электромагнитных импульсов. Быстрое развитие этого нового направления объясняется, в первую очередь, практическими потребностями. Дело в том, что выдвинутые на рубеже 60 - 70-х годов прошлого столетия предложения по созданию инерциального управляемого термоядерного синтеза (УТС) [6,7] стимулировали быстрое развитие мощных наносекундных генераторов на основе водяных накопительных линий. К 1985 году уже были построены наиболее крупные (и остающиеся таковыми по настоящее время) генераторы PBFA-11 [8] в США и «Ангара-5» [9] в России. Высокая стоимость и громоздкость водяных линий сдерживали дальнейшее увеличение энергетики и мощности генераторов на их основе. В то же время для решения ряда актуальных задач, таких как нагрев плазмы в лайнерах с получением мощных потоков мягкого рентгеновского излучения и реализацией инерциального термоядерного синтеза, генерация сверхсильных магнитных полей и изучение их воздействия на свойства вещества, экспериментальная проверка уравнений состояния веществ при сверхвысоких плотностях энергии и др., требовались новые сверхмощные импульсные источники энергии с током на уровне 50 МА и выходной мощностью порядка 1015 Вт [10]. Потребность в таких 5 генераторах привела к поиску альтернативных путей повышения их мощности. Работа [5], фактически, указала такой путь, предложив замену дорогостоящих и громоздких водяных линий на индуктивные накопители с плазменным прерывателем в качестве коммутатора тока.

Генератор на основе плазменного прерывателя представляет собой замкнутый через ППТ электрический LC-контур. ППТ - это отрезок вакуумной коаксиальной линии, межэлектродный зазор которой замыкается плазмой. Одним концом линия соединена с емкостным накопителем энергии -генератором импульсов напряжения (ГИН), другим - с нагрузкой. При включении ГИН нарастающий во времени ток в линии замыкается через плазменную перемычку, и электрическая энергия контура CU2/2 преобразуется в магнитную LI /2. Затем (при выполнении ряда условий) импеданс плазменной перемычки резко увеличивается, происходит обрыв тока, возникает напряжение Unrn^-Ldl/dt. При этом запасенная энергия магнитного поля реализуется в виде потоков ускоренных частиц в ППТ и шунтирующей его нагрузке. Основной элемент ППТ - токонесущая плазменная перемычка, является чрезвычайно сложным и интересным физическим объектом, ее динамика определяется только начальными условиями и протекающим током, и все управление процессами в ней сводится, фактически, к надлежащему выбору начальных условий.

За период с 1985 г. был пройден огромный путь от первого демонстрационного эксперимента [5] по обострению мощности микросекундного ГИН до ППТ, способных коммутировать мегаамперные токи с высокой плотностью и получать напряжения на нагрузке до 3-5 MB с энергетикой более 106 Дж и пиковой мощностью более 1012 Вт [10, 11]. За это время были также разработаны генераторы на основе ППТ для промышленных технологий, способные работать в режиме повторяющихся импульсов [12]. Столь значительный прогресс был достигнут благодаря усилиям многих научных коллективов в различных странах мира: США

Naval Research Laboratory, Sandia National Laboratory, Maxwell Laboratory, Physics International, Франция - Ecole Polytechnique, Centre d'Etudes de Gramat, Россия - Институт Сильноточной Электроники, Курчатовский Институт, Израиль - Weizmann Institute of Science и др. В настоящее время активно обсуждается возможность создания сверхмощных генераторов на основе ППТ с током на уровне 50 МА и выходным напряжением до 107 В [13,14], включая схемы с применением только индуктивных накопителей энергии [15] -Российская программа «Байкал». Кроме того, генераторы на основе ППТ благодаря своей простоте могли бы найти применение и в ряде других областей науки и техники. Поэтому изучение плазменных прерывателей тока, определение возможных областей их применения является актуальной задачей.

Целями диссертационной работы являлись:

1. Изучение физики ППТ, основных закономерностей его работы, определение наиболее эффективного режима, поиск путей увеличения напряжения на выходе ППТ.

2. Создание частотных генераторов на основе ППТ для радиационных технологий. Изучение особенностей, обусловленных частотным режимом работы.

3. Экспериментальное обоснование возможности применения ППТ в качестве выходного каскада обострения мощности в сверхмощном генераторе «Байкал» [15] на основе индуктивных накопителей энергии:

• определение предельно достижимых напряжений на ППТ;

• синхронизация модулей ППТ в многомодульных системах;

• решение проблемы повторной закоротки ППТ плазмой и передачи энергии в нагрузку с малым начальным импедансом;

• решение проблемы предымпульса, обусловленной особенностями схемы «Байкал».

Автор выносит на защиту:

1. Результаты экспериментального изучения влияния концентрации плазмы и плотности переносимого через ППТ заряда на эффективность обрыва тока и применение этих результатов в параллельно -последовательных схемах обострения мощности.

2. Способ повышения получаемого на ППТ напряжения за счет подавления электронной компоненты тока при использовании внешнего магнитного поля или отражательной системы с осциллирующими электронами.

3. Результаты экспериментального изучения ионных потоков в ППТ.

4. Результаты изучения влияния внешнего магнитного поля на динамику плазмы ППТ.

5. Разработку высокоэффективных схем ППТ, на основе которых сооружен ряд частотных генераторов, в том числе рентгеновский стерилизатор РС-20.

6. Результаты практического применения ППТ в экспериментах по стерилизации тормозным рентгеновским излучением.

7. Результаты экспериментов по обоснованию применения ППТ в качестве выходного каскада обострения мощности в сверхмощном генераторе «Байкал» на основе индуктивных накопителей энергии.

8. Проект 6-ти модульного ППТ для установки «МОЛ» и экспериментальное обоснование схемы модуля ППТ.

Научная новизна:

1. Впервые показано, что существует предельная плотность заряда, которая может быть пропущена через плазму ППТ до обрыва тока. Впервые предложена и экспериментально продемонстрирована возможность синхронизации параллельных ППТ, основанная на факте существования предельной плотности заряда.

2. Впервые для увеличения развиваемого на ППТ напряжения предложено подавлять электронную компоненту тока в зазоре ППТ. С этой целью применялось внешнее магнитное поле, создаваемое дополнительным источником. Применение внешнего поля приводит к снижению аксиального расширения плазмы ППТ на два порядка величины и полному (до нуля) обрыву тока. Определены условия, которым должно удовлетворять внешнее магнитное поле.

3. Впервые показано, что ППТ во внешнем магнитном поле является эффективным ионным диодом. Разными методами, включая метод парабол Томпсона с временным разрешением ~80нс, показано, что ионный ток начинается задолго до обрыва тока, ионная компонента переносит до 50% тока, энергия ионов соответствует напряжению на ППТ.

4. Впервые продемонстрирована возможность работы ППТ в частотном режиме, создан частотный рентгеновский генератор РС-20 для радиационных экспериментов - фактически создано новое направление физики мощных генераторов квазинепрерывного действия.

5. В экспериментах по стерилизации импульсным рентгеновским излучением с высокой пиковой мощностью дозы обнаружен эффект снижения летальной дозы в 2.5-5 раз по сравнению со стационарными источниками.

6. Впервые показано, что в эрозионном режиме развиваемое на ППТ напряжение UnnT определяется плотностью энергии w, затрачиваемой на ускорение ионов, т.е. на эрозию плазмы: UnnT^ w4/7 или, что то же, Unm^otUj т1. Эта зависимость проверена экспериментально и справедлива для большинства существующих установок.

7. Впервые осуществлена эффективная (-25%) передача энергии в емкостную нагрузку - аналог лайнера за счет применении внешнего магнитного поля и разделительного разрядника между ППТ и нагрузкой. Эти меры позволяют получить «глубокую» эрозию плазмы и предотвратить повторное замыкание ППТ, отсекающее энергию индуктивного накопителя от нагрузки.

8. Предложен метод программированного заполнения зазора ППТ плазмой - дополнительная инжекция плазмы по мере ее эрозии, позволяющий увеличить пропускаемый через ППТ заряд и решить основную проблему применения ППТ в программе «Байкал» - проблему предымпульса.

Научная и практическая ценность.

1. Изучение ППТ в суммарном магнитном поле протекающего через него тока и внешнем (аксиальном или азимутальном) поле стороннего источника позволило понять физические процессы, определяющие динамику плазмы ППТ.

2. Результаты работы, практически, дают все необходимые зависимости и константы для методики расчета ППТ в диапазоне напряжений до 5 MB и токов до 0.5 МА.

3. Положения и выводы представляемой диссертационной работы используются в исследованиях плазменных прерывателей, направленных на создание мощных генераторов в Naval Research Laboratory, Sandia National Laboratory (США), Ecole Polytechnique, Centre d'Etudes de Gramat (Франция), Институте Сильноточной Электроники (Томск), ТРИНИТИ (Троицк), НИИ Приборов (г. Лыткарино). В рамках проекта «Байкал» разработан 6-ти модульный ППТ установки МОЛ. Представленные в работе частотные ППТ используются в генераторах тормозного рентгеновского излучения для радиационно - биологических экспериментов в РНЦ «КИ» (Москва) и Северовосточном Институте ядерных технологий, Сиянь (КНР). Новые схемы и устройства, защищенные авторскими свидетельствами и патентами, нашли применение в этих экспериментах и частотных генераторах.

Диссертация состоит из шести глав и заключения.

В первой главе представлены принцип действия ППТ, основные свойства и параметры ППТ, представлены типы изучавшихся ППТ, экспериментальные установки, их параметры и особенности, решаемые на них задачи.

Во второй главе приведены эксперименты по выявлению основных закономерностей работы ППТ, включая изучение влияния геометрии его электродов, внешнего магнитного поля и плотности переносимого заряда, динамики собственного магнитного поля тока, динамики плазмы и электрон-ионных потоков, влияния на них внешнего магнитного поля.

В третьей главе рассмотрена возможность работы ППТ в режиме повторяющихся импульсов, определен возможный диапазон частоты следования импульсов. Представлены физико-технические решения, обеспечивающие частотный режим работы генератора на основе ППТ, рассмотрены виды промышленных технологий, где такие генераторы наиболее приемлемы.

В четвертой главе приведены эксперименты по практическому применению генераторов на основе ППТ: представлены результаты исследований по стерилизации объектов тормозным рентгеновским излучением, по разрушению горных пород электронными пучками и др.

В пятой главе рассмотрены проблемы построения сильноточных генераторов на основе ППТ. Приведены аналитические и экспериментальные оценки напряжений на ППТ, рассмотрена многомодульная схема ППТ, приведены эксперименты по синхронизации параллельных модулей.

В шестой главе приведен проект 6-модульного ППТ установки МОЛ, представлены эксперименты по физическому обоснованию применимости ППТ с учетом особенностей установки МОЛ, в том числе эксперименты по предотвращению повторного замыкания ППТ и программируемому заполнению зазора ППТ плазмой для пропускания предымпульса.

В заключении приведены основные выводы по диссертационной работе.

В конце диссертации приведен список цитируемых работ.

Работы, вошедшие в диссертацию, выполнялись в соответствии с планами научно-исследовательских работ ОПФ ИЯС РНЦ КИ в 1986-2004гг. по программе «Управляемый термоядерный синтез и плазменные процессы». При этом часть работ поддерживалась Российскими и иностранными организациями и фондами. Так, работы по частотным генераторам поддерживались Компанией «ЧЕТЕК» (90-93 гг) и Северо-восточным Институтом ядерных технологий (КНР) (94-95 гг), по изучению динамики плазмы ППТ - Росийским Фондом Фундаментальных Исследований (гранты 94-02-03059-а, 94-02-04431-а, 00-15-96599) и Международными Научными Фондами (гранты N8X000), INTAS (грант 97-0021), по изучению влияния стороннего магнитного поля на динамику плазмы - CRDF (грант RP1-2113).

Основные результаты, представленные в диссертации, опубликованы в [12, 16, 26, 28, 31, 33, 35, 36, 41-48, 50, 53, 58, 62, 64-66, 69, 76-78, 85, 91, 94, 99, 106, 119, 120, 122, 126, 127, 130, 132, 138, 146, 163, 171, 178, 180] и докладывались на: Всесоюзных Конференциях по Физике плазмы и УТС (Звенигород, 90, 91, 93, 97, 01, 02, 03, 04, 05 гг); Intern. Symp. on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum, 90, 94; International Conference on Phenomena in Ionized Gases, 1991; EEE Int. Conf. on Plasma Science, ICOPS'91, ICOPS'96; VI Совещании по диагностике высокотемпературной плазмы, Санкт-Петербург, 93; 17lh Symp. on Plasma Physics and Technology, Prague, 1995; International POS Workshop, Gramat, France, April 1997; IEEE Pulsed Power Conference (95, 97, 01 гг.); Всесоюзных симпозиумах по сильноточной электронике (86, 88, 90, 92, 00 гг.); Intern. Conference on High-Power Particle Beams (90, 92, 96, 98,00, 02, 04 гг.).

6.9. Выводы

Показано, что при наличии «дежурного» напряжения на электродах ППТ на уровне 10 кВ с помощью плазменных пушек можно включать ППТ в цепь индуктивного накопителя. При этом удается избежать неконтролируемой наработки вторичной плазмы. Применение магнитного поля и разделительного разрядника позволяет сохранять высокое сопротивление ППТ в течение ~1мкс и передавать нагрузку с нарастающим во времени импедансом - емкостную нагрузку - аналог лайнера - до (20-30)% энергии индуктивного накопителя. Применение внешнего магнитного поля приводит к существенному сокращению продольной скорости плазмы и ограничению длины области энерговыделения на электродах ППТ в пределах 10 см. Программируемое заполнение ППТ плазмой позволяет сохранить его работоспособность после пропускания длинного (~40 мкс) предымпульса. При этом погонная плотность переносимого заряда достигает 20мКл/см. Можно надеяться, что в условиях реального импульса установки «МОЛ» с увеличивающейся скоростью нарастания тока эффективность работы ППТ будет существенно выше. Следует отметить, что хотя основные физические задачи, обеспечивающие работу ППТ в условиях установки МОЛ решены, существуют достаточно сложные технологические проблемы, связанные с разработкой высокотемпературной изоляции соленоида, плазменных пушек, малогабаритных высоковольтных вводов и т.д.

Заключение

Показано, что задача получения высоких напряжений наиболее эффективно решается на ППТ, работающих в эрозионном режиме (включая и Холловскую эрозию). Изучение именно таких ППТ и являлось основный целью данной работы. Результаты сводятся к следующему:

1. Создан ряд установок, позволяющих не только проводить экспериментальное изучение физики плазменных прерывателей тока в широком диапазоне параметров (20 - 400 кА, 0.04-1.5 MB, 0.5 - 40 мкс) но и применять их для прикладных и научных целей.

2. Для ППТ в режиме эрозии существует оптимальное (предельное) значение концентрации плазмы попт, превышение которой делает эффективный обрыв тока невозможным. При п~п0|1Т существует предельная плотность пропускаемого через ППТ заряда: qj=(5-10) мКл/пушку, q2=(2-5) мКл/см и q3=(l-3) мКл/см2. При уменьшении концентрации уменьшаются и величины qi,2,3- Существование предельной плотности заряда позволяет проводить синхронизацию параллельных ППТ за счет токовой связи между ними, причем точность синхронизации At ос Zcb/Zh (^св ~~ импеданс линии связи между модулями ППТ, Z\\ - импеданс нагрузки).

3. Проведены эксперименты по изучению динамики плазмы в ППТ без внешего поля и с внешним полем. В коаксиальном ППТ без внешнего поля аксиальное проникновение тока в плазменную перемычку происходит с

7 о ускорением, при этом скорость меняется от -3x10 до -5x10 см/с. Ускорение фронта тока объясняется ЭМГ- соотношением для скорости волны проникновения магнитного поля - KMC волны. Эффективная длина плазменной перемычки £эфф> на которой происходит эрозия плазмы, практически не зависит от ее начальной длины £0- В протяженной перемычке (£=~2D||ap), проникающий в нее ток почти не захватывает плазму, и ее длина практически не увеличивается. В короткой - (£ =~0.2Dhap) - проникающий в нее ток "растягивает" перемычку до £эфф а Ю^о- Т.е. эффективная длина перемычки £эфф не может быть произвольной, и ее величина устанавливается автоматически. Сокращение длины плазменной перемычки за счет укорочения катода приводит к снижению напряжения на ППТ. Это связано с нарушением условий эрозии плазмы - сокращается площадь катода, которая является ионным коллектором. Потери энергии в фазе проводимости для "короткой" перемычки достигают ~20% энергии индуктивного накопителя. Две трети потерь приходятся на аксиальное ускорение плазмы, треть - на радиальное ускорение заряженных частиц, в том числе ионов, т.е. на предварительную эрозию плазмы.

3. Применение внешнего магнитного поля для подавления электронной составляющей тока ППТ позволяет не только увеличить скорость и "глубину" обрыва тока, расширить диапазон коммутируемых токов в область более низких величин, но и изучать динамику плазмы и сопротивления ППТ в условиях неизменной магнитной изоляции. Сравнение динамики плазмы в собственном поле тока и во внешнем (аксиальном или азимутальном) поле показывает, что одной из вероятных причин аксиального ускорения плазмы и малой глубины обрыва является аксиальный дрейф электронов в собственном азимутальном магнитном поле. Объемный заряд дрейфующих электронов приводит к ускорению наружной границы плазмы в сторону нагрузки до о скорости порядка 10 см/с. Накопление объемного заряда электронов в результате снижения скорости дрейфа на неоднородностях линии, образуемой плазменными границами электродов ППТ, приводит к ограничению глубины обрыва тока Д1/1о на уровне 0.5. Внешнее азимутальное магнитное поле практически не меняет ситуации - глубина обрыва тока остается на уровне 0.6. Применение продольного поля коренным образом меняет ситуацию -продольная скорость плазмы падает на два порядка величины, глубина обрыва тока стабильно составляет 100%. Причина столь сильных изменений - переход аксиального дрейфа электронов в азимутальный. Подавление электронной составляющей тока позволяет большую часть энергии накопителя использовать на ускорение ионов - эрозию плазмы. При этом наблюдается стабильное увеличение развиваемого на ППТ напряжения в 1.5 раза.

4. Внешнее продольное поле делает плазменный прерыватель «естественным» магнитноизолированным ионным диодом, причем наиболее эффективный ионный диод получается в ППТ типа «дисковый пинч» с неподвижной плазменной перемычкой. Ускорение ионов из объема ППТ, т.е. эрозия плазмы, начинается задолго до обрыва тока, и, как показывает динамика свечения плазмы, этот процесс начинается со стороны катода. И в фазе проводимости, и в фазе ускорения энергия ускоряемых в ППТ ионов соответствует напряжению на нем. Это означает, что происходит прямое ускорение ионов электрическим полем в зазоре прерывателя. ППТ типа «плазмонаполненный диод» и коаксиальный ППТ имеют практически одинаковую плотность ионного тока и динамику его проникновения в плазму.

5. Полученные результаты послужили основой создания плазменных прерывателей, способных работать в режиме повторяющихся импульсов. Определен возможный диапазон частот, указаны причины ограничения частоты. Выявлены и решены основные физико-технические проблемы, обусловленные частотным режимом работы генератора: защита диэлектрика пушек от бомбардировки потоками ускоренных частиц из объема ППТ, устранение потерь энергии при циклическом процессе зарядки - разрядки конденсаторов ГИН. Предложена оптимальная компоновка модулей ГИН и ППТ, схема синхронизации модулей ГИН. Разработаны эффективные схемы частотных ППТ с высоким ресурсом, в том числе ППТ - отражательная система. Разработан конвертор электронного пучка в тормозное РИ со средней л плотностью мощности на конверторе 100 Вт/см и импульсной плотностью О мощности до 10 Вт/см . Создан ряд частотных установок, в том числе РС-20 (рентгеновский стерилизатор, 20 кВт), с энергией электронов 2-3 МэВ, частотой следования импульсов (1 - 4) Гц и пиковой мощностью дозы РИ

224

2МГрей/с в объеме -60 л. Разработан эскизный проект генератора со средней мощностью 200 кВт, энергией электронов 5 МэВ и кпд (50-70)% при совмещении диода и прерывателя в одном узле - проект "антипинч". Фактически, создано новое направление физики мощных генераторов квазинепрерывного действия.

7. В экспериментах по стерилизации показано, что высокая пиковая мощность дозы рентгеновского излучения (-109 Р/с) повышает эффективность стерилизации в (2.5-5) раз (в зависимости от вида бактерий) по сравнению с постоянными источниками. Полученный результат важен не только для повышения эффективности технологий, но и для стерилизации материалов и препаратов с низкой радиационной стойкостью. Это дает возможность рассматривать генераторы электронного и рентгеновского излучений с использованием ППТ в качестве перспективного направления в мощной импульсной технике и промышленных радиационных технологиях. Высокая импульсная мощность электронного пучка делает генераторы на основе ППТ эффективным инструментом в экспериментах по разрушению горных пород и в ряде других применений, в которых ППТ имеет явные преимущества, определяемые его схемой, принципом работы и устройством.

8. В качестве выходного каскада сверхмощного генератора (проект «Байкал») выбрана эрозионная модель ППТ с внешним магнитным полем. Показано, что напряжение на ППТ определяется удельными энергозатратами на эрозию плазмы - ускорение ионов. Получена оценка напряжения на ППТ Unmeeti,2UrHH4/? без внешнего поля и с полем, соответственно. Формула экспериментально проверена при напряжениях Uphh до 0.84МВ с применением активационной методики измерения напряжения. Для схемы "Байкал" оценка дает напряжение на уровне 5 MB. Предложена схема встречного включения двух ППТ со сложением напряжений. Для получения больших токов предложена многомодульная схема ППТ с плотной упаковкой модулей. Решена проблема синхронизации ППТ.

9. Решены основные физические задачи, связанные с разработкой модуля установки МОЛ: показана возможность включения ППТ в цепь индуктивного накопителя с помощью плазменных пушек ППТ, для улучшения условий синхронизации и предотвращения повторной закоротки ППТ, отсекающей индуктивный накопитель от низкоиндуктивной нагрузки, предложен разделительный разрядник (РР) между нагрузкой и ППТ. Разработана схема РР на основе многозазорного взрывоэмиссионного диода. В экспериментах по синхронизации показано, что при использовании РР два модуля работают как один ППТ с суммарным количеством плазменных пушек. Применение РР позволяет сохранять высокое сопротивление ППТ в течение ~1мкс и передавать в емкостную нагрузку - аналог лайнера -25% энергии индуктивного накопителя. Для пропускания предымпульса предложено программируемое заполнение ППТ плазмой, т.е. дополнительная инжекция плазмы по мере ее эрозии. Это предложение позволило получить обрыв тока после пропускания длинного (-40 мкс) предымпульса.

В заключение автор выражает глубокую благодарность Л.П. Закатову за огромный вклад в организацию и развитие работ по плазменным прерывателям в отделе. Автор искренне признателен Л.И. Рудакову и А.С. Кингсепу за плодотворные обсуждения и поддержку в работе, Ю.Г. Калинину и С.А. Данько за разработку ряда измерительных методик и помощь в их постановке.

Автор глубоко благодарен П.И. Блинову, Г.С. Беленькому, В.М. Бабыкину, М.С. Нитишинскому, А.Г. Ушакову, Д.Д. Масленникову, А.А. Алтухову, А.С. Федоткину, И.А. Ходееву и другим сотрудникам отдела за участие и помощь в работе. Автор склоняет голову в знак признательности перед покойными ныне Ю.П.Головановым, Н.У.Бариновым, Будковым С.А. и Р.В.Чикиным за их бесценный вклад в создание экспериментальных стендов и установок.

1. Суладзе К.В., Цхакая Б.А., Плютто А.А.Особенности формирования интенсивных пучков электронов в ограниченной плазме. //Письма в ЖЭТФ, 1969, т. 10. с. 282-285.

2. Мхеидзе Г.П., Короп Е.Д. Формирование интенсивных электронных пучков при протекании тока через плазму. //ЖТФ, 1971, т.41, в. 5, с.873-880.

3. Mendel C.W., Jr., Goldshtein S.A. A fast opening switch for use in REB diode experiments.//J. Appl. Phys., 1977, v.48, p. 1004-1007.

4. Ottinger P.F., Goldshtein S.A., Meger R.A. et. al. Theoretical modeling of the plasma erosion opening switch for inductive storage applications.//J. Appl. Phis.,1984, v. 56, p. 774-784.

5. Ковальчук Б.М., Месяц Г.А. Генератор мощных наносекундных импульсов с вакуумной линией и плазменным прерывателем. //ДАН СССР,1985, т. 284, №4, с. 857-859.

6. Winterberg F. The possibility of produsing a dense thermonuclear plasma by intense field emission discharge // Phys. REV. 1968, v. 174, N.l, p. 212-220

7. Бабыкин M.B., Завойский E.K., Иванов A.A., Рудаков Л.И. Оценки возможностей применения мощного пучка релятивистских электронов для ТС. //Plasma Phis, and Control. Nucl. Fus. Res. Viena, 1971, v. 1, p.635-643.

8. Turman B.N., Martin T.N., Nean E.L. et. al. PBFA-II a 100 TW Pulsed Power Driver for the Inertial Cofinement Fusion Program.// 5-th IEEE Pulsed Power Conf., Arlington, 1985, p. 155-161.

9. Велихов Е.П., Глухих B.A., Гусев O.A. и др. Ускорительный комплекс «Ангара 5».// Труды II симпозиума по коллективным методам ускорения. Дубна. Изд. ОИЯИ, 1977, с.254-260.

10. Ware K.D., Filios P.G., Gullicks R.L. et al. Inductive-energy power flow for x-ray sources. // Proc. of 11th Intern. Conference on High-Power Particle Beams,1996, Prague, Czech Republic, Prague v.l, p.284-291.

11. Chuvatin A.S., Kim A.A., Kokshenev V.A. et al. A composite POS: first proof-of-prinsiple results from GIT-12.// Proc. of 11th IEEE Pulsed Power Conference, Baltimore, MD, 1997, p.261-268

12. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Нитишинский M.C., Ушаков А.Г. Сверхмощные частотные генераторы с ППТ (обзор) //ПТЭ, 1999, №2, с.3-26.

13. Don Cook. New developments and applications of intense pulsed radiation sources at Sandia National Laboratories.// Proc. of 11th IEEE Pulsed Power Conference, Baltimore, MD, 1997, p. 25-36.

14. Etlisher В., Chuvatin A., Cyoi P. et all, SYRINX a research program for the pulsed power radiation facility.// Proc. of 11th Intern. Conference on High-Power Particle Beams, 1996, Prague, Czech Republic, v.l, p.276-283

15. Долгачев Г.И., Ушаков А.Г. О предельных параметрах плазменного прерывателя тока // Физика плазмы, 2001, том 27, N 2, с. 110-118.

16. Кингсеп А.С., Мохов Ю.В., Чукбар К.В. О нелинейных скиновых явлениях в плазме.// Физика плазмы, 1984, т.10,с.854.

17. Чукбар К.В., Яньков В.В. Эволюция магнитного поля в плазменных размыкателях.// ЖЭТФ, 1988, т.58, с.2130-36.

18. Кингсеп А.С., Чукбар К.В., Яньков В.В. Электронная магнитная гидродинамика. //Вопросы теории плазмы, сб. под ред. Б.Б.Кадомцева, вып. 16, М.: Атомиздат, 1987, с. 243-248.

19. Rix W., Parks D., Shannon J. et al. Operation and empirical modeling of the228

20. Plasma Opening Switch.// IEEE Trans.Plasma Sci. PS-19, 1991, p.400-7.

21. Weber B.V., Commisso R.J., Goodrich P.J. et al. Plasma opening switch conduction scaling.// Phys. Plasmas 2(10), 1995, p.3893-99

22. Чуватин A.C., Ким А.А., Кокшенев В.А. и др. Холловская МГД-модель микросекундного плазменного прерывателя тока и её приложение к экспериментам на установках ГИТ. //Изв. ВУЗов, Физика, 1987, N12, с.56-68.

23. Гордеев А.В., Гречиха А.В., Гулин А.В., Дроздова О.М. О роли эффекта Холла в плазменных размыкателях.//Физика плазмы, 1991, т.17, с. 650-659.

24. Долгачев Г.И., Закатов.Л.П., Ушаков А.Г. Микросекундный плазменный прерыватель тока.//Физика плазмы, 1991, т.17, с.1171-82.

25. Рудаков Л.И. Автомодельное решения уравнений электронной магнитной гидродинамики и теория плазменного прерывателя тока (ППТ).//Физика плазмы, 1993, Т.19, р.835-838.

26. Долгачев Г.И., Закатов.Л.П, Калинин Ю.Г. и др. Эффект аномального сопротивления в ППТ.// Физика плазмы, 1996, т.22, с.1017-1022

27. Кингсеп А.С., Севастьянов А.А. Плазменный размыкатель в фазе проводимости.//Физика плазмы, 1991, т. 17,с.1183-88.

28. Сасоров П.В. К теории плазменных размыкателей.//Физика плазмы, 1992, т. 18, №2, с.275-281.

29. Баринов Н.У., Беленький Г.С., Долгачев Г.И. и др. Плазменные прерыватели тока в РНЦ «КИ».// Известия ВУЗов, Томск, 1997, N10, с. 40-51.

30. Абдуллин Э.Н., Баженов Г.П., Бастриков А.Н. и др. Сильноточный плазмо-наполненный диод в режиме прерывателя тока //Физика плазмы, 1985, т.11, вып.1. с.109-110.

31. Беленький Г.С., Голованов Ю.П., Долгачев Г.И. и др. Экспериментальное исследование токопереноса в плазме микросекундного ППТ// Физика плазмы, 1995, т.27, №10, с.897-902

32. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Получение и транспортировка ионных потоков в плазменном прерывателе тока и их диагностика.// ВАНТ, сер. Терм. синт. 1990, вып.1. с. 58-60.

33. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Увеличение плотности ионного потока, генерируемого в плазменном прерывателе тока.// ВАНТ, сер. Терм. синт. 1990, в.2., с.40-42.

34. Быстрицкий В.М., Месяц Г.А., Ким А.А. и др. Микросекундные плазменные прерыватели тока (обзор).// Физика элементарных частиц и атомного ядра, 1992, т.23, вып.1, с.5-43

35. Barinov N.U., Belenki G.S., Dolgachev G.I. at al, POS-based repetitive generators PC-20 // Proc. of 10th Int. Conf. on High-Power Particle Beams BEAMS' 94, San Diego, С A, 1994, vol. 1, pp. 21-24.

36. Barinov N.U., Belenki G.S., Dolgachev G.I. at al, Repetitive generators based on the plasma opening switch.// Proc. of XVI Int. Symp. on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum, May 23-30, 1994, Moscow-St.-Peter. SPIE vol. 2259 pp. 251-253.

37. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Скорюпин В.А. Исследование работы плазменного прерывателя тока.// Физика Плазмы, 1987, т. 13, в. 6, с. 760-763

38. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Применение ППТ в индуктивных накопителях для создания терраватных генераторов с большой энергетикой.// Физика Плазмы, 1988, т. 14, в. 7, с. 880-885.

39. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Работа плазменного прерывателя тока в азимутальном магнитном поле.// ВАНТ, сер. Термоядерный синтез,. вып.З, М, 1990, с. 35-38.

40. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Скорюпин В.А. Обострение мощостимикросекундного импульсного генератора с помощью плазменного прерывателя тока.// ВАНТ, сер. Термояд, синт., в. 2 (19), М., 1986, с. 31-32.

41. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Исследование возможности синхронизации индуктивных накопителей с плазменным прерывателем тока.// ВАНТ, сер. Термояд, синт., в. 2, М., 1987, с. 35-37.

42. Голованов Ю.П., Гусляков С.Е., Долгачев Г.И. и др. Обострение фронта тока индуктивного накопителя двухкаскадным плазменным прерывателем тока.// ВАНТ, сер. Термояд, синт., в. 4, М., 1987,с. 30-31.

43. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Обострение мощности токового импульсного генератора плазменным прерывателем в магнитном поле.// ВАНТ, сер. Термояд. Синт., в. 1, М., 1988, с. 61-62.

44. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Егоров В.М. и др. Сильноточный ускоритель «Тайна»// ВАНТ, сер. Термояд. Синт., в. 2, М., 1988, с.40-42

45. Dolgachev G.I., Zakatov L.P., Ushakov A.G. Plasma Current Switch Application for High Power Pulse Generators.// 18 IEEE Int. Conf. on Plasma Science, Williamsburg,,Virginia, 3-5 June 1991, Abstracts, p.879.

46. Голованов Ю.П., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Исследование электрических полей в ППТ по штарковскому уширению спектральной линии водорода.// Физика плазмы 1991,Т. 17, в. 10, с 1171 -1183

47. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Калинин Ю.Г. и др. Оптическая диагностика плазменного прерывателя тока //Тез. VI Совещания по диагностике высокотемпературной плазмы, Санкт-Петербург, 1993, С. 59-60.

48. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Калинин Ю.Г. и др. Регистрация турбулентных шумов в плазме плазменного прерывателя тока по рассеянию лазерного излучения.// Физика плазмы, 1998, том 24, N 3, с. 226-231

49. Бабыкин В.М., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. «Микросекундные плазменные прерыватели тока и их использование в частотных генераторах большой мощности»// IX Симпозиум по Сильноточной Электронике, Пермь -Москва, 1992, Тезисы Докладов, с. 224-225

50. Barinov N.U., Belenki G.S., Dolgachev G.I. at al. Repetitive generator of the Bremsstrahlung radiation on a base of the plasma opening switch.// Proc. of 17th Symp. on Plasma physics and Technology, Prague, June 13-16 1995, pp. 86-87

51. Barinov N.U., Belenki G.S., Dolgachev G.I. at al. Repetitive Plasma Opening Switch in the Magnetic Field.// Proc. of 10th IEEE Intern. Pulsed Power Conf., Albuquerque, NM, July 10 -13,1995, vol.2, pp. 1098-1102

52. Dolgachev G.I., Nitishinski M.S., Zakatov L.P at al. Industrial technology prospects on a base of the plasma opening switch.// 1996 IEEE Intern. Conf. on Plasma Science ICOPS'96, Boston MA, 1996, Abstracts, p. 146.

53. Barinov N.U., Belenki G.S., Dolgachev G.I. at al. Plasma-Opening-Switch-Based Repetitive Generator.// IEEE Trans. Plasma Science, 1995, v. 23, N.6, p 945948.

54. Dolgachev G.I., Zakatov L.P., Ushakov A.G. Efficiency study of repetitive POS-in-magnetic-field technology//l 1th IEEE International Pulsed Power Conference June 29- July 2, 1997, Baltimore, USA, Proceedings, v.2, pp. 1222-1226.

55. Dolgachev G.I., Nitishinsky M. S., Ushakov. New repetitive POS electron accelerator for air electron beam output.// Proc. of 11th IEEE International Pulsed Power Conference June 29- July 2, 1997, Baltimore, USA, v.l, pp. 281-286.

56. Barinov N.U., Dolgachev G.I., Maslennikov D.D. The increase of plasma opening switch conduction phase. // Proc. of 13th Intern. Conference on High -Power particles beams, Nagaoka, Japan, June 25-30,2000, v.2, p. 583-586.

57. Долгачев Г.И., Кингсеп A.C., Ушаков А.Г. Динамика токового фронта в токонесущей плазменной перемычке.//Физика плазмы, 2001, т. 27, N1, с. 64-70.

58. Баринов Н.У., Долгачев Г.И., Масленников Д.Д. и др. Увеличение длительности фазы проводимости ППТ.//Доклад на Конференции по проблемам Физики Плазмы и УТС, Звенигород, 2001, сб. аннотац., стр. 48.

59. Баринов Н.У., Будков С.А., Долгачев Г.И. и др. Модернизированная установка РС-20 для исследования характеристик плазменного прерывателя тока.// ПТЭ, 2002, N2, с.112-119.

60. Баринов Н.У., Будков С.А., Долгачев Г.И. и др. Влияние внешнего магнитного тока на эффективность работы плазменного прерывателя тока.// Физика плазмы, 2002, т. 28, N 3, с. 202-205

61. Алтухов А.С., Блинов П.И., Долгачев Г.И. и др. Синхронизация параллельных ППТ и передача тока в нагрузку.// Физика плазмы, 2003, т.29, №8, с.722-726.

62. Altuhov A. A., Dolgachev G.I., Maslennikov D.D.,et al, Microsecond plasma opening Switch for ICF Application.// Proc. of 15-th Intern. Conf. on High-Power Particle Beams, Saint-Petersburg, Russia, July 18-23, 2004, p. 303-306.

63. Долгачев Г.И. Плазменные прерыватели тока (ППТ) и перспективы их использования в инерциальном У ТС// 32 Конф. по Физике Плазмы и УТС, Звенигород, 2005, Тез. докл. с.114.

64. Алтухов А.С., Блинов П.И., Долгачев Г.И. и др. Макет модуля «1/6 МОЛ» мощного импульсного генератора.// ПТЭ, 2005, №5, с.64-74.

65. Bastrikov A.N., Bugaev S.P., Volkov A.M. at al. Some POS operating regimes on the GIT-4 generator // Proc. of 8"th Intern. Conf. on High-Power Particle Beams, Novosibirsk, USSR, July 2-5, 1990, v.l, p.394-399.

66. Bystritskii V.M., A.A.Kim, V.A.Kokshenev et. al. "Microsecond POS experiments on GIT-4" // Proc. XI Intern. Conf. on High-Power Particle Beams, Prague, Czech Republic, June 10-14, 1996., v. 1, pp. 127-130.

67. Meger R.A., Commisso R.J., Cooperstein G., Goldstein S.A. Vacuum inductive store/pulse compression experiments on a high power accelerator usingplasma opening switches.//Appl. Phys. Lett., 1983, V.42, p.943 -949.

68. Быстрицкий В. M., Красик Я. Е., Лисицин И. В. и др. Исследование проводящей стадии плазменного размыкателя. //Тезисы Докл. 8 Всесоюзного. Симп. по сильноточной электронике, Свердловск, 1990, ч.З. с.112-114.

69. Commisso J., Goodrich P. J., Grossmann J. M. at al. Characterization of amicrosecond-conduction-time plasma opening switch.// Phys. Fluids В 4(7), July 1992, pp. 2368-2376.

70. Долгачев Г.И., Ушаков А. Г. Характеристики и конструкции плазменных инжекторов для генерации мощных импульсов (обзор).// ПТЭ, 2004, N3, с. 6-21.

71. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Ушаков А. Г. Плазменный инжектор прерывателя тока, АС СССР № 1692288, зарег. 15.07.91.// Б.И., 1992, №11, с.38.

72. Долгачев Г.И., Закатов Л.П. Искровой источник плазмы, АС СССР № 1598841, зарег. 08.07.1988.// Б.И. 1990, № 12, с.25.

73. Dolgachev G.I., Kingsep A.S., Ushakov A.G. Resistive-Hall dynamics of microsecond POS.// 1st. Int. Congress on Radiation Physics, High Current Electronics and Modification of Materials, Tomsk, Russia, 2000, Proc., v.l, pp. 313-317.

74. Долгачев Г.И., Кингсеп A.C., Ушаков А.Г. Потери энергии в микросекундном ППТ в фазе проводимости.// 28 Конф. по проблемам Физики Плазмы и УТС, Звенигород, 2001, сб. аннот., стр. 49.

75. Krasik Ya.E., Bystritskii V.M. Efficiency limitations for POS operation.// Proc. of 11th IEEE Pulsed Power Conference, Baltimore, Mariland USA, June 1997, p.275-280.

76. Крастелев Е.Г., Мозговой А.Г., Соловьев М.Ю. Изучение механизма действия плазменного размыкателя.// Труды 6-ого Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике, Томск, 1988, ч.З, с.10.

77. Ананьин Р.С., Карпов В.Б., Красик Я.Е. и др. Исследование ППТ с импульсными газовыми пушками.//ЖТФ, 36, в.8, 1991, с. 84-91 894-899.

78. Krasik Ya.E. and Weigarten A., Energetic Electron and Ion Beam Generation in Plasma Opening Switches.// IEEE Trans. Plasma Science, 26, 1998, c.208-212.

79. Долгачев Г.И., Е.С.Махотина E.C. Импульсный ускоритель заряженныхчастиц, А/С СССР № 784722, зарег.01.08.1980. //Б.И. 1982, № 3, с.279.

80. Гордеев А.В., Гречиха А.В., Калда Я.Л. О быстром проникновении магнитного поля в плазму вдоль электрода.//Физика плазмы, 1990, т.16,с.95.

81. Dolgachev G.I., Kingsep A.S., Kalinin Yu.G. et al Anomalous resistivity in the plasma opening switch.// Proc. XI Intern. Conf. on High-Power Particle Beams, Prague, Czech Republic, June 10 -14, 1996., vol. 2, pp. 1207-1210.

82. Weingarten A., Alexiou S., Maron Y., Kingsep A.S. at al. Observation of non-thermal turbulent electric fields in a nanosecond plasma opening switch experiment.//Phys. Rev. E, 1999, V.59, p. 1096 .

83. Прайс В. Регистрация ядерного излучения. М.: ИИЛ, 1960.

84. Блинов П.И., Долгачев Г.И., Скорюпин В.А. Ускорение тяжелых ионов в магнитоизолированном диоде.// Физика плазмы, 1982, т.5, с. 958-962

85. Быстрицкий В.М., Диденко А.Н., Волков С.Н. и др. Полярный эффект в коаксиальном плазмоэрозионном размыкателе// Физика Плазмы, 1986,т.12, вып. 10, с.1178-1183.

86. Быстрицкий В.М., Иванов И.Б., Красик Я.Е. и др. Связь полярного эффекта с параметрами коаксиального плазмоэрозионного размыкателя. //Физика плазмы 1988,т.14,в.1,с.61-65.

87. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Ушаков А. Г. Импульсный ускоритель, АС СССР № 1632342, зарег.01.11,1990. // Б.И. 1992, №10, с. 29

88. Weber B.V., Boiler J.R., Commisso R.J. et.al. Microsecond conduction -time POS s// Proc. 9-th Int. Conf. on High-Power Particle Beams, Washington DC, 1992, v.l, pp. 375-384

89. Sarfaty M., Krasik Ya., Arad R. et al. Spectroscopic Investigations of a POS a novel gaseous Plasma Sourse //Proceedings 9-th Int. Conf. on High-Power Particle Beams, Washington DC, 1992, v.l, pp. 633-639.

90. Быстрицкий В.М., Красик Я.Е., Матвиенко В.М. и др. Мангитно-изолированный диод с В0 полем.//Физика Плазмы, 1982, т.8, в.5, с.915-917.

91. Gordeev A.V. Multi-layer model of the electron magnetic insulation in vacuum coaxial lines. //17-th International Sumposium on Discharges and Electricul Insulation in Vacuum, Berkely, California, 1996, v.l pp. 482-486

92. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Ушаков А. Г. Ускоритель заряженных частиц, А/С СССР №1577676, зарег.08.03.90. //Б.И. 1990, №12, с.31.

93. Chikin R.V., Golovanov Yu. P., Dolgachev G.I. at al. The Microsecond Plasma Current Interrupting Switch // Proc. of VIII Intern. Conf. on High Power Particle Beams BEAMS'90, Novosibirsk 1990, vol.2, pp. 1022-25.

94. Немец Ю.Ф., Гофман Ю.В. «Справочник по ядерной физике», стр.8082, И. «Наукова Думка», Киев, 1975.

95. Matsuzawa Т., Takahashi A., Masugata К. et al. Time resolved measurement of energy and species of an intense ion Ьеатю// Rev. Sci. Instrum., 1985, vol.56 (120), p.2279-83.

96. Воловски E., Ворына Э., Денус С. И др. Масс спектрограф Томсона для исследования лазерной плазмы.// ЖТФ, 1982, т.52, N2, с.366-369.

97. Dolgachev G.I., Zakatov L. P., Ushakov. Study of Repetitive POS Generator Technology .//IEEE Trans. Plasma Science, Oct. 1998, v. 26, p. 1410-1419

98. Абрамян E.A. Промышленные ускорители электронов, M.: Энергоатомиздат, 1986.

99. Neau E.L. Environmental and industrial applications of pulsed power systems.// IEEE Transactions on plasma Science, 1994, V. 22,1.1, P.2-10.

100. Calocci T.F., Schneider L.F.,. Dolgachev G.I., A. G. Ushakov, et al. USIC-Russian Logging Irradiation Program, Phase 1-a.// Final Report. Feb. 2-Apr. 4,1997, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, 1997.

101. Fadeev S.N. Repetitive generator of the bremsstrahlung radiation. //13th Int.Conf. of the Application of Accelerators In Research & Industry, November 710,1994, Denton, TX, Abstr., IF 10, P. 195.

102. Yonas J.// A report made at the Opening of the IX Intern. Conf. on High-Power Particle Beams BEAMS'92, Washington, DC, June 2, 1992.

103. Kulbeda V.A., Popov N.A., Sopin P.I. et al. «Freon destruction in atmosphere by relativistic electron beam». // 10lh Int. Conf. on High-Power Particle Beams, BEAMS'94, June 20-24, San Diego, CA, 1994, V.l, P.205-206.

104. Tompson C.C., Cleland M.R. High-power Dinamitron accelerators for X-ray processing//Nucl. Instr. And Meth. In Phys. Research, 1989, B40/41, P. 1137-41

105. Defrise D., Abs M., Genin F. and Jongen Y. Technical status of the first industrial unit of the 10 MeV, lOOkW Rhodotron.// Radiat. Phys. Chem., 1995, V. 46, No. 4-6, P. 473-476

106. Neau E.L. High average power, high current pulsed accelerator technology. // Proc. Particle Accelerator Conf., 1-5 May 1995, V.2, P. 1188-1192.

107. Hoshi Y., Sakamoto I., Takehia M. et al. X-ray irradiation system for a sterilization application.// Nucl. Instruments and Methods in Physics Research, 1994, A353, P.6-9.

108. Ш.Быков H.M., Вашаев О. A. , Губанов В. П. И др. Сильноточный наносекундный ускоритель электронов «Синус-7»// IX Симпозиум по сильноточной электронике, 21-30 июля 1992, Россия, Тезисы докл., с. 79-80.

109. Сливков И.Н. // «Электроизоляция и разряд в вакууме» М.: Атомиздат, 1972, 344с.

110. Dolgachev G.I, Ushakov A.G. New Repetitive X-ray Generator Using Magnetic Field Controlled POS. // 14-th Intern. Conf. on High-Power Particle

111. Beams, Albuquerque, N.M. USA, June 23-28, 2002, Proceedings, p.37-40.

112. Долгачев Г.И., Закатов Jl.П., Нитишинский М.С. и др. Особенности плазменных прерывателей тока, применяемых в мощных частотно-импульсных генераторах.// Физика плазмы, 1998, том. 24, №12, с. 1078-1087.

113. Barinov N. U., Dolgachev G.I., Maslennikov D.D. at al. Plasma Opening Switch as a Bremsstrahlung Generator.// 12lh Intern. Conference on High -Power Particles Beams, Haifa, Israel, June 7-12, 1998, Proceedings, vol. 2, 'pp.591-594

114. Беленький Г.С., Долгачев Г.И. Генератор импульсов напряжения, патент РФ, N 2090020, зарег.10.09.1997.// Б. И. 1997, N 14, с. 121.

115. Таблицы физ. Величин, справочник под редакцией И.К. Кикоина, М.: Атомиздат, 1976, с.959.

116. Блохин М.А. Физика рентгеновских лучей, Гос. Изд. Технико-теоретической литературы, М., 1957, С.83.

117. Berger Martin J., Seltzer Stephen M. Bremsstrahlung and photoneutrons from thick tungsten and tantalum targets.// Phis. Rev. C, 1970, v.2, N.2, p.621-631.

118. Бабыкин M.B, Голованов Ю.П., Долгачев Г.И. и др. Источник рентгеновского излучения, патент РФ № 20446558, зарег. 20.10.1995.// Б. И., 1995, №29, с.294.

119. Данько С.А., Долгачев Г.И., Ушаков А.Г. Рентгеновский конвертер мегавольтного электронного пучка для генераторов мощных импульсов// ПТЭ, 2005, №3, с.20-21.

120. Barinov N.U., Belenki G.S., Dolgachev G.I. at al. Investigation of the microsecond POS in RRC «Kurchatov Institute»// Intern. POS Workshop, April 1997, Gramat, France, Invited Talk.

121. Dolgachev G.I., Nitishinskiy M.S., Ushakov A. G. Air Injected High Power Repetitive Electron Beam for Radiation Treatment.// Proc. of 12th intern. Conference on High-Power Particles Beams, Haifa, Israel, June 7-12, 1998, v.l, p.281-284.

122. Долгачев Г.И., Нитишинский М.С. Выпускное окно электронногоускорителя, патент РФ N2101888, зарег. 10.01.1998.//Б. И. 1998, N 1, с. 12.

123. Баранов В.Ф. Дозиметрия электронного излучения. М. Атомизд, 1974.

124. Блинов П.И., Долгачев Г.И. Выпускное устройство ускорителя электронов, А/С. СССР№ 519068, зарег. 27.02.1976.//Б.И., 1977, № 21, с.256

125. Туманян М.А., Каушанский Д.А. "Радиационная стерилизация", Москва, "Медицина", 1974, 98с.

126. Актуальные проблемы дезинфекции, стерилизации, дезинсекции и деритизации/ЛГруды научной конференции, посвященной 90-летию проф. В.И.Вашкова, ВНИИПТиД, Москва, 1992, 135с.

127. National standards and recommended practices for sterilization. Second edition, 1988, Washington, USA, p.305-334.

128. Barinov N.U., Dolgachev G.I., Nitishinskiy M.S. at al. Medical equipment sterilization using superhigh dose rate X-ray irradiation. // Proc. 12th Intern. Conf. on High -Power Particles Beams, Haifa, Israel, June 7-12, 1998, v.2, pp.977-980.

129. Bugaev S.P., Korovin S.D., Kutenkov O.P. et al. Surfase sterilization using low-energy nanosecond electron beams. // Proc. of 10lh Intern. Conference on High -Power Particles Beams, San Diego, CA, USA, June 20-24,1994, v.2, p.817-820

130. Долгачев Г.И., Закатов Л.П., Зиновьев О.А., Юзбашев В.Г. Способ стерилизации медицинского и пищевого оборудования, патент РФ, № 2076737, зарегистрирован 10.04.97. // Бюл. Изобр. 1997, N 10, с. 25.

131. Avery R. and Keefe D. Hard Rock Tunneling using Pulsed Electron Beams// IEEE Trans. Nucl.Sci. NS-22, No.3, (1975), pp.1798-1801

132. Жерлицин А. Г., Лопатин В. С., Лукьянов О. В. Виркатор с плазмоэрозионным размыкателем.// Письма в ЖТФ, 1990, т. 16, в.11, с.69-72.

133. Bystritskii V., Grigor'ev S., Kharlov A. et al. Experimental investigation ofthe material surface modification in microsecond POS// Proc. of 11th Int. Conf. on High-Power Particle Beams BEAMS-96, Prague 1996, V.2. P. 1221-1224.

134. Woolwerton K., Kristiansen M., Hatvied L. Diode polarity experiments on acoaksial vircator.// Proc. of 11th IEEE International Pulsed Power Conference June 29- July 2, 1997, Baltimore, USA, 1, pp.759-764

135. Choi M.C., Choi S.H., Song K.B. at al. Characteristics of diode perveanse and vircator output under A-K gap distances.// Proc. of 13th International Pulsed Power Conference, 2001, Las Vegas, USA, v.2, pp. 1649-1653

136. Comisso R.J., Coopershtein G., Hinshelwood D.D. at al Experimental evaluation of a Megavolt Rod-Pinch Diode as a radiography sourse./ /IEEE Trans. Plasma Sci., Feb. 2002, v.30, pp. 338-351.

137. Азизов Э.А., Алиханов С.Г., Велихов Е.П.,. Долгачев Г.И. и др. Проект "Байкал". Отработка схемы генерации электрического импульса. // ВАНТ, сер. Термояд, синт. 2001, в. 3, с. 3-17.

138. Neri J.M., Boiler J.R., Ottinger P.F. at al. High voltage, high - power operation of the PEOS.//Appl. Phys. Lett. 1987, v. 50, pp.1331-1333.

139. Kim A.A., Kovalchuk, B.M. Kokshenev V.A. et al. Current distribution during conduction and POS opening on GIT-8. //Proc. of 10th IEEE Intern. Pulsed Power Conf., Albuquerque, NM, July 10-13, 1995, v.l, pp.226-229.

140. Chuvatin A., Rouitle C., Etlisher В.,. Kim A., Kovalchuk B. Experimental characterization of GIT-8 POS// Proc. of XI Intern. Conf. on High-Power Particle Beams, Prague, Czech Republic, June 10-14, 1996, v.2, pp. 1203-1206.

141. Kovalchuk B.M., Mesyats G.A. Superpower pulsed systems with plasma opening switches.// Proc. of VIII Intern. Conf. on High-Power Particle Beams, Novosibirsk, USSR, July 2-5,1990, v.l, p. 92-103.

142. Gouer J., Kortbawi D., Childers K. et al. Opening swith research and development for DECADE. // Proc. of 10th Int. Conf. on High-Power Particle Beams BEAMS' 94, San Diego, CA, 1994, vol. 1, pp. 1-7.

143. Swanekamp S.B., Grossmann J.M., Ottinger P.F. et al. Power flow betweena plasma-opening switch and a load separated a high inductance magnetically insulated transmission line.//J. Appl. Phys. 1994, v.76 (6), p.2648 - 2656.

144. Абдуллин Э.Н., Баженов Г.П., Ким А.А. и др. Плазменный прерыватель тока при микросекундных временах ввода энергии в индуктивный накопитель.//Физика Плазмы, 1986, т. 12, с. 1260 1264.

145. Savage М.Е., Hong E.R., SimpsonW.W. et al. Plasma opening switch experiments at Sandia National Laboratory.// Proc. of 10th Int. Conf. on High-Power Particle Beams, San Diego, С A, 1994, vol. 1, pp. 41-44.

146. Savage M.E., SimpsonW.W., Mendel C.W. et al. The magnetically controlled plasma opening switch on DM-2.//Int. POS Workshop, April 1997, Gramat, Franse.

147. Thompson J.R., Rauch J.E., Gouer J.E. at al. Conduction time/current limitation on the defense special weapons agency DECADE module 1.// Proc. of Xlth IEEE International Pulsed Power Conference June 29- July 2, 1997, Baltimore, USA, v.l, pp. 269-273.

148. Savage M.E., Seidel D.B., Mendel C.W. Demonstrated command triggering of a plasma opening switch.// Proc. of XIH-th IEEE International Pulsed Power Conference June 17-22,2001, Las Vegas, Nevada, USA, v.l, pp. 648-652.

149. Bukharov V.F., Chelpanov V.I., Demidov V.A. et al. Investigation program plasma current open switches on "EMIR" project.// Proc. of XH-th IEEE Int. Pulsed Power Conference, Monterey, USA, 1999, pp 1029-1032.

150. Логинов C.B. Определение характеристик микросекундного плазменного прерывателя в момент обрыва тока.//Письма в ЖТФ, 2003, т.29, вып.И, с.14-19.

151. Mason R.J. High impedans multigap plasma opening switches.// IEEE Trans, on Plasma Science, 1995, V 23, No.3, pp 465-469.

152. Бастриков А.Н., Жерлицин А.А., Ким А.А. и др. Увеличение мощности линейного трансформатора посредством последовательного включения плазменных прерывателей тока.// Известия ВУЗов, Физика, 1999, №12, с. 9-14.

153. Долгачев Г.И., Данько С.А., Калинин Ю.Г., Масленников Д.Д. Измерение высокого напряжения в вакуумном диоде с помощью фотонейтронных реакций.// Физика плазмы, 2002, том 28, N 8, с.652-656.

154. Долгачев Г.И., Данько С.А., Калинин Ю.Г., Масленников Д.Д. Измерение высокого напряжения в вакуумном диоде сильноточного генератора с помощью фотонейтронных реакций.// 29 Конференции по Физике Плазмы и УТС, Звенигород, 2002, Тез. Докл. с. 148.

155. Агеев Г.С. Программа расчёта методом Монте-Карло электронно-фотонных полей в гетерогенных осесимметричных средах 80/6 «Каскад». Отчёт Челябинского Государственного Университета 1982 г., Инв.№ 02825090754, № Госрегистрации 80049937, г. Челябинск, 1982.

156. Barinov N.U., Dolgachev G.I., Maslennikov D.D. Plasma opening switch with an isolation by the extrinsic magnetic field.// Proc. of 13th Int. Pulsed Power Conf., 2001, Las Vegas, USA, v.2, pp.1447-50.

157. Бухаров В.Ф., Власов Ю.В., Демидов В.А. К вопросу о плазменных прерывателях мегаамперных токов микросекундного диапазона. //ЖТФ, 2001, т.71, в.З, с. 57-68.

158. Altuhov A. A., Blinov P.I., Dolgachev G.I. et al. Plasma Opening Switch Synchronization Facility.// Proc. of 14-th Intern. Conf. on High-Power Particle

159. Beams, Albuquerque, N.M. USA, June 23-28, 2002, v.l, p.99-102.

160. Алтухов A.C., Блинов П.И., Долгачев Г.И. и др. Сильноточные генераторы на основе многомодульных плазменных прерывателей тока.// ВАНТ, сер. Термояд. Синт, 2003, вып.2, с.49-54.

161. Dolgachev G.I., Maslennikov D.D, Ryzhov D. V. Plasma Opening Switch Conduction Phase Adjustment// Proc. of 14-th Intern. Conf. on High-Power Particle Beams, Albuquerque, N.M. USA, June 23-28, 2002, p. 107-110.

162. Долгачев Г.И., Масленников Д.Д., Рыжов Д.В. Разработка плазменной пушки для прерывателя с длинным предымпульсом // 29 Конф. по Физике Плазмы и УТС, Звенигород, 2002, Тез. докл. с. 237.

163. Бастриков А.Н., Жерлицин А.А., Ким А.А. и др. Эксперименты на ГИТ-4 с включением нагрузки до плазменного прерывателя тока.// Известия ВУЗов. Физика, 1999, №12, с. 9-14.

164. Жерлицын А.А. Исследование схемы генератора с включением нагрузки до плазменного прерывателя тока: автореферат дисс. к.т.н. Томск, 2004, с. 19-22.

165. Dolgachev G.I., Zinchenko V.F., Kamensky V.A. et al. POSTehnologu Implementing to Modifay Accelerator UIN-10. // Proc. of 15-th Intern. Conf. on High-Power Particle Beams, Saint-Petersburg, Russia, July 18-23,2004, p. 295-298

166. Dolgachev G.I., Maslennikov D.D., Romanov A.C., Ushakov A.G. High Current Vacuum Closing Switch.// Ibid, p. 251 -254

167. Долгачев Г.И., Масленников Д .Д., Ушаков А.Г. Сильноточный вакуумный разрядник.// ПТЭ, 2004, N5, с.82-86.

168. Генерация и фокусировка сильноточных релятивистских электронных пучков. Сб. под ред. Л.И. Рудакова. М.: Энергоатомиздат, 1990., с. 286.

169. Алтухов А.А., Долгачев Г.И., Масленников Д.Д. и др. Плазменный прерыватель тока для установки МОЛ.// Физика плазмы, 2005, т.31, №12, с.1104-1113.