PlasmaFocus

Polish

English

Laboratorium Aparaturowych Źródeł Neutronowych
im. Prof. Jana A. Czubka

Nanosekundowe źródła neutronów prędkich PF-4 i PF-24

(NSNS-1 i NSNS-2)

Plasma-Focus należy do klasy urządzeń badawczych, w których na skutek wyładowania elektrycznego wytwarzana jest plazma (np. deuterowa). Siły magnetyczne prądu własnego plazmy o natężeniu rzędu dziesiątek kiloamperów prowadzą do kompresji plazmy, co skutkuje zainicjowaniem reakcji jądrowej pomiędzy jądrami deuteru, a tym samym do emisji neutronów.

Schemat układu PF ilustrujący końcowy etap zjawiska. Formowanie i rozpad kolumny plazmowej.

Schemat układu PF ilustrujący początkowy i pośredni etap zjawiska - akcelerację oraz kompresję warstwy plazmowej.

Plasma-Focus jest wygodnym urządzeniem laboratoryjnym pozwalającym na badanie zjawisk fizycznych zachodzących w plazmie wysokotemperaturowej wytworzonej z lekkich monoatomowych gazów lub domieszkowanej innymi składnikami.

Fotografia układu PF przedstawia kondensatory, iskierniki, kolektor, elementy diagnostyki, licznik berylowy oraz układ obrazowania plamy.

Laboratorium PF-24 w IFJ PAN

Parametry techniczne generatora prądowego PF-24

Szczegóły: Marek Scholz, Agnieszka Kulińska, The Plasma-Focus device at IFJ PAN Kraków. Status and Perspectives. IFJ PAN Report no 2104/AP, 2020

Podstawowe elementy PF-24

Elektryczny obwód zastępczy dla wyładowania w Plasma-Focus

Fotografia fragmentu baterii kondensatorów.

Fotografia cylindrycznej komory wyładowania z centralnie zamocowanymi prętami stanowiącymi elektrondy.

Komora wyładowania z elektrodami

KOMORA WYŁADOWANIA Z ELEKTRODAMI

Fragment baterii 24 kondensatorów

Cele i zadania badacze dla PF-24

▪ Tomograficzne obrazowanie 2D i 3D plazmy w polu magnetycznym
▪ Metoda rekonstrukcji ogniska plazmowego
▪ Badania zaawansowanych reakcji fuzji w plazmie z szybkimi jonami powiązanych z emisją oraz brakiem emisji
neutronów
▪ Badanie emisji prędkich elektronów i jonów z ogniska plazmowego
▪ Testowanie zaawansowanych metod diagnostyki plazmy

Pomiary elektrycznych parametrów wyładowania w układzie PF-24

Ilustracja pomiarów elektrycznych parametrów wyładowani w układzie PF. Wykresy przebiegów prądowych pochodnej prądu po czasie oraz przebiegu napięcia w czasie.

Pomiar emisji neutronów i promieniowania X

Fotografia neutronowej kamery otworkowej. Kamera otoczona walcem wykonanym z polietylenu.

Neutronowa kamera otworkowa zbudowana na bazie miniaturowych detektorów scyntylacyjnych BCF-12 (Saint Gobain). Rozdzielczość czasowa: 5 ns, rozdzielczość przestrzenna: 5 mm.

Fotografia niewielkich rozmiarów detektorów neutronowych połączonych światłowodem z fotopowielaczem.

Główne elementy neutronowej kamery otworkowej: detektor scyntylacyjny BCF-12, fotopowielacz Hamamatsu H3164-10 połączony 25 m światłowodem z detektorem.

Wykres rozkłądu strumienia neutronów wzdłuż osi ogniska plazmowego.

Wykres napięcia rejestowanego przez fotopowielacz w czasie.

Przykład rozkładu strumienia neutronów wzdłuż osi ogniska plazmowego podczas fuzji jonów deuteru rejestrowanego przez neutronową kamerę otworkową. Modelowanie Monte-Carlo.

Przykład rejestracji promieniowania rentgenowskiego i neutronowego w funkcji czasu dla wyładowania PF-24 przy zastosowaniu 3 egzemplarzy detektorów scyntylacyjnych. Opóźnienie między pikiem promieniowania X i neutronowym wynosi 42 ns.

fotografia układu obrazowania plazmy w zakresie miękkiego promieniowania rentgenowskiego

4-kadrowy układ szybkiego obrazowania w zakresie VUV/SXR, HS-4F-SXRC (projekt i konstrukcja ACS, Warszawa). Możliwość ekspozycji 4 obrazów w czasie 1.2ns z opóźnieniem 4.7 ns (regulowane). Powiększenie: 2x. Rozdzielczość przestrzenna: 230 μm

Przykład obrazu zarejestrowaniego przez układ obrazowania plazmy w zakresie miękkiego promieniowania rentgenowskiego.

Przykład obrazowania wyładowanie w PF-24 zarejestrowany 4-kadrowym układem szybkiego obrazowania w zakresie VUV/SXR.