دستیابی به فشار بهینه به منظور افزایش راندمان بالاترتابش ایکس سخت در سیستم پلاسمای کانونی 4/2 کیلوژول با سیستم پیش یونش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی،تهران، ایران

چکیده

در این مقاله، به بررسی تجربی همزمان تأثیر سیستم پیش یونش و تغییرات فشار بر تابش اشعه ایکس سخت تولیدی از دستگاه پلاسمای کانونی نوع مدر پرداخته شده است. سیستم پیش یونش به‌کار رفته در این آزمایش، یک مدار مقاومت با مقاومت بالا و جریان حداقل برابر با 330 مگااهم بوده که به‌صورت موازی با سیستم اسپارک گپ در مدار شارژ سیستم بسته می‌شود. در این مقاله از یک دستگاه پلاسمای کانونی نوع مدر با ولتاژ شارژ توسط خازن برابر با 12 کیلوولت و گاز تزریقی از نوع هیدروژن است. در این کار، شرایط تشکیل پینچ و تابش ایکس سخت تولیدی در 5 فشار متفاوت 7/0، 75/0، 82/0، 85/0 و 95/0 تور در دو حالت با و بدون سیستم پیش یونش مورد بررسی قرار گرفته شده است. در ادامه، بهینه ترین شرایط فشار براساس شدت ایکس سخت تولیدی و تابش شده با وجود سیستم پیش یونش به‌دست آمده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimal Pressure for High Efficiency of Hard X Ray Emission in MTPF2.4kJ Mather Plasma Focus Device with Pre-Ionization System

نویسندگان [English]

  • Samaneh Fazelpour
  • Amir Chakhmachi dovom
  • Ali Nasiri
Plasma Physics and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, P.O. Box 14155-1339, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, the experimental investigation of the effect of the pre-ionization system and pressure changes on the hard X-ray emission produced by the mather focus plasma device has been discussed. The pre-ionization system used in this experiment is a 330 Megaohm resistor that is placed in parallel with the spark gap system in the charging circuit of the system. The charging voltage by the capacitor is equal to 12 kV and the injected gas is hydrogen. In this work, the conditions of pinch formation and hard X-ray production at 5 different pressures of 0.7, 0.75, 0.82, 0.85 and 0.95 Torr have been investigated in two cases with and without pre-ionization system. In the following, the optimal pressure conditions have been obtained based on the intensity of produced and irradiated hard X-rays with the presence of the pre-ionization system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • plasma focus
  • pre-ionization system
  • pinch
  • hard x ray

مراجع

  1. P. Knoblauch, V. Raspa, F. Di Lorenzo, A. Clausse, C. Moreno. Hard X-ray dosimetry of a plasma focus suitable for industrial radiography. Radiat. Phys. Chem. 145 (2018) 39-42.
  2. V. A. Gribkov, I. V. Borovitskaya, E. V. Demina, E. E. Kazilin, S. V. Latyshev, S. A. Maslyaev, V. N. Pimenov, T. Laas, M. Paduch, S. V. Rogozhkin. Application of dense plasma focus devices and lasers in the radiation material sciences for the goals of inertial fusion beyond ignition. Matter Radiat. Extremes 5 (4) (2020) 045403.
  3. V. I. Krauz. Progress in plasma focus research and applications. Plasma Phys. Controlled Fusion 48 (12B) (2006) B221.
  4. S. Auluck, K. Pavel Kubes, Marian Paduch, Marek J. Sadowski, Vyacheslav I. Krauz, Sing Lee, Leopoldo Soto et al. Update on the scientific status of the plasma focus. Plasma4 (3) (2021) 450-669.
  5. V. I. Krauz, M. Paduch, K. Tomaszewski, K. N. Mitrofanov, A. M. Kharrasov, A. Szymaszek, E. Zielinska. Generation of compact plasma objects in plasma focus discharge. Europhysics Letters129 (1) (2020) 15003.
  6. A. Ohzu, K. Ito. Soft x-ray output from a pinch plasma using laser-induced Au plasma. Rev. Sci. Instrum. 73 (8) (2002) 3131-3132.
  7. M. Shafiq, S. Hussain, A. Waheed, M. Zakaullah. X-ray emission from a plasma focus with high-Z inserts at the anode tip. Plasma Sources Sci. Technol. 12 (2) (2003) 199.
  8. J. Jain, J. Moreno, B. Bora, L. Soto. Influence of electrode geometry on x-ray emission, plasma inductance, voltage, and current derivative signals obtained from a plasma focus device. Results Phys. 23 (2021) 104016.
  9. H. U. Khan, M. Shafiq. Effect of preionization on the dynamics of current sheath in a small plasma focus device. Radiat. Effects Defects Solids167 (11) (2012) 834-840.
  10. S. Ahmad, S. S. Hussain, M. Sadiq, M. Shafiq, A. Waheed, M. Zakaullah. Enhanced and reproducible neutron emission from a plasma focus with pre-ionization induced by depleted uranium (U238). Plasma Phys. Control. Fusion 48 (6) (2006) 745.
  11. M. Zakaullah A. Waheed, S. Ahmad, S. Zeb and S. Hussain. Study of neutron emission in a low-energy plasma focus with β-source-assisted breakdown. Plasma Sources Sci. Technol 12 (3) (2003) 443.
  12. S. Ahmad, M. Sadiq, M. Shafiq, A. Waheed, P. Lee, M. Zakaullah. The effect of pre-ionization by a shunt resistor on the reproducibility of plasma focus x-ray emission. Plasma Sources Sci. Technol 15 (3) (2006) 314.
  13. H. U. Khan, M. Shafiq, S. S. Hussain, M. Zakaullah. Effect of preionization on soft x-ray emission and plasma dynamics in a small plasma focus system. J. Appl. Phys. 107 (7) (2010) 073301.
  14. E. J. Lerner, H. R. Yousefi. Runaway electrons as a source of impurity and reduced fusion yield in the dense plasma focus. Phys. Plasmas 21 (10) (2014) 102706.
  15. D. Piriaei, H. R. Yousefi, T. D. Mahabadi, A. Salar Elahi, M. Ghoranneviss. The effects of pre-ionization using a shunt resistor on reproducibility of the x-ray emission in a dense plasma focus device. Phys. Plasmas24 (8) (2017).
  16. M. McGeoch. Radio-frequency-preionized xenon z-pinch source for extreme ultraviolet lithography. Appl. Optics37 (9) (1998) 1651-1658.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار