On the Possibility of Achieving Thermonuclear Ignition During Magnetic Compression of High-Temperature Magnetized Plasma by the Current of a Disk Explosive Magnetic Generator

A. V. Ivanovskii; Ивановский А. В.; V. I. Mamyshev; Мамышев В. И.

doi:10.31857/S036729212360036X

On the Possibility of Achieving Thermonuclear Ignition During Magnetic Compression of High-Temperature Magnetized Plasma by the Current of a Disk Explosive Magnetic Generator

Authors: Ivanovskii A.V.¹^,2, Mamyshev V.I.¹
Affiliations:
1. All-Russian Research Institute of Experimental Physics, Russian Federal Nuclear Center
2. Sarov Physicothechnical Institute, National Research Nuclear University MEPhI
Issue: Vol 49, No 7 (2023)
Pages: 638-646
Section: МАГНИТНЫЕ ЛОВУШКИ
URL: https://journal-vniispk.ru/0367-2921/article/view/139566
DOI: https://doi.org/10.31857/S036729212360036X
EDN: https://elibrary.ru/VYHERC
ID: 139566

Cite item

Full Text

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

One of the directions for achieving thermonuclear ignition is compression of a heated, magnetized plasma by a liner. This concept was developed in the USA at the Z Machine (MagLIF project). To achieve ignition, it is necessary to create a current pulse with an amplitude of 60 MA or higher. The Z Machine produces currents with amplitudes up to 25 MA. The development of more powerful installations is a problem for the future. At the same time, today already, the explosive magnetic generators create the required currents with long current rise times. In this work, based on calculation results of the compression of a hot magnetized plasma, the possibilities of achieving ignition using modern disc explosive magnetic generators are discussed.

Keywords

inertial nuclear fusion, disc explosive magnetic generators, electro-explosive switch, plasma compression by liner

About the authors

A. V. Ivanovskii

All-Russian Research Institute of Experimental Physics, Russian Federal Nuclear Center; Sarov Physicothechnical Institute, National Research Nuclear University MEPhI

Email: ivanovsky@elph.vniief.ru
Russia, Moscow; 607186, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, Russia

V. I. Mamyshev

All-Russian Research Institute of Experimental Physics, Russian Federal Nuclear Center

Author for correspondence.
Email: ivanovsky@elph.vniief.ru
Moscow, Russia

References

Харитон Ю.Б., Мохов В.Н., Чернышев В.К., Яку-бов В.Б. // УФН. 1976. Т. 120. С. 706.
Мохов В.Н., Чернышев В.К., Якубов В.Б., Прота-сов М.С., Данов В.М., Жаринов Е.И. // ДАН. 1979. Т. 247. С. 83.
Буйко А.М., Волков Г.И., Гаранин С.Ф., Демидов В.A., Долин Ю.Н., Змушко В.В., Иванов В.А., Корчагин В.П., Ларцев М.В., Мамышев В.И., Мочалов А.П., Мо-хов В.Н., Морозов И.В., Москвичев Н.Н., Пак С.В., Павловский Е.С., Чернышев В.К., Якубов В.Б. // ДАН. 1995. Т. 344. С. 323.
Lindemuth I., Reinovsky R.E., Christian R.E., Ekdahl C.F., Goforth J.H., Haight R.C., Idzorek G., King N.S., Kirpatrick R.C., Larson R.E., Morgan G.L., Olinger B.W., O-ona H., Sheehey P.T., Shlaster J.S., Smith R.C., Vee-ser L.R., Warthen B.J., Younger S.M., Chernychev V.K., Mokhov V.N., Demin A.N., Dolin Y.N., Garanin S.F., Ivanov V.A., Korchagin V.P., Pak S.V., Pavlovskii E.S., Sileznev N.Y., Skobelev A.N., Volkov G.I., Yakubov V.B. // Phys. Rev. Lett. 1995. V. 75. P. 1953. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.75.1953
Garanin S.F. // IEEE Trans. Plasma Science. 1998. V. 26. P. 1230. https://doi.org/10.1109/27.7225155
Garanin S.F., Mamyshev V.I., Palagina E.M. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2006. V. 34. P. 2268.https://doi.org/10.1109/TPS.2006.878370
Garanin S.F., Mamyshev V.I., Yakubov V.B. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2006. V. 34. P. 2273.https://doi.org/10.1109/TPS.2006.878368
Гаранин С.Ф. Физические процессы в системах МАГО-MTF. Саров: Российский федеральный ядерный центр – ВНИИ экспериментальной физики, 2012. 343 с.
Chernychev V.K., Korchagin V.P., Babich L.P., Buren-kov O.M., Dolin Yu.N., Duday P.V., Dudin V.I., Iva-nov V.A., Ivanovsky A.V., Karpov G.V., Kraev A.I., Kudel’kin V.B., Kutsyk I.M., Mamyshev V.I., Morozov I.V., Pak S.V., Pollyushko, S.M., Shaidullin V.Sh., Skobe-lev A.N., Tokarev V.A., Volkov A.A., Volkov G.I. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2016. V. 44. P. 250.https://doi.org/10.1109/TPS.2016.2524211
Чернышев В.К., Корчагин В.П., Бабич Л.П., Бурен-ков О.М., Волков Г.И., Долин Ю.Н., Дудин В.И., Иванов В.А., Ивановский А.В., Карпов Г.В., Краев А.И., Куделькин В.Б., Морозов И.В., Пак С.В., Полюш-ко С.М., Скобелев А.Н., Токарев В.А., Зубаерова Р.Р. // Физика плазмы. 2018. Т. 44. С. 133.https://doi.org/10.7868/S0367292118020026
Slutz S.A., Herrmann M.C., Vesey R.A., Sefkow A.B., Sinars D.B., Rovang D.C., Peterson K.J., Cuneo V.E. // Phys. Plasmas. 2010. V. 17. P. 056303.https://doi.org/10.1063/1.3333505
Slutz S.A., Vesey R.A. // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 108. P. 025003. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.025003
Gomez M.R., Slutz S.A., Sefkow A.B., Sinars D.B., Hahn K.D., Hansen S.B., Harding E.C., Knapp P.F., Schmit P.F., Jennings C.A., Awe T.J., Geissel M., Ro-vang D.C., Chandler G.A., Cooper G.W., Cuneo M.E., Harvey-Thompson A.J., Herrmann M.C., Hess M.N., Johns O., Lamppa D.C., Martin M.R., Mcbride R.D., Peterson K.J., Porter J.L., Robertson G.K., Rochau G.A., Ruiz C.L., Savage M.E., Smith I.C., Stygar W.A., Vesey R.A. // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 113. P. 155003.https://doi.org/10.1103/PhysREVLett.113.155003
Gomez M.R., Slutz S.A., Knapp P.F., Hank R.D., Weis M.R., Harding E.C., Geissel M., Fein J.R., Glin-sky V.E., Hansen S.B., Harvey-Thompson A.J., Jen-nings C.A., Smith I.C., Woodbury D., Ampleford D.J., Awe T.J., Chandler G.A., Hess M.N., Lamppa D.C., Myers C.E., Ruiz C.L., Sefkow A.B., Schwarz J., Yager-Elorriaga D.A., Jones B., Porter J.L., Peterson K.J., Mcbride R.D., Rochau G.A., Sinars D.B. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2019. V. 47. P. 2081. https://doi.org/10.1109/TRS.2019.2893517
Knapp P.F., Gomez M.R., Hansen S.B., Glinsky M.E., Jennings C.A., Sluts S.A., Harding E.C., Hahn K.D., Weis M.R., Evans M. // Phys. Plasmas. 2019. V. 26. P. 012704.
Gomez M.R., Slutz S.A., Sefkow A.B., Hahn K.D., HansenS.B., Knapp P.F., Schmit P.F., Ruiz C.L., Sinars D.B., Harding E.C., Jennings C.A., Awe T.J., Geissel M., Rovang D.C., Smith I.C., Chandler G.A., Cooper G.W., Cuneo M.E., Harvey-Thompson A.J., Hess M.N., Lamp-pa D.C., Martin M.R., Mcbride R.D., Peterson K.J., Porter J.L., Rochau G.A., Savage M.E., Stygar W.A., Ve-sey R.A., Herrmann M.C., Schroen D.G. // Phys. Plasmas. 2015. V. 22. P. 056306. https://doi.org/10.1063/4919394
Гаранин С.Г., Ивановский А.В., Куликов С.М., Мамышев В.И., Певный С.Н., Рогачев В.Г. // Физика плазмы. 2022. Т. 47. С. 1.https://doi.org/10.31857/S036729212202007X
Райзер Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов. М., Наука, 1980.
Felber F.S., Malley M.M., Wessel F.J., Matzen M.K., Palmer M.A., Spielman R.B., Liberman M.A., Veliko-vich A.L. // Phys. Fluids. 1988. V. 31. P. 2053.https://doi.org/10.1063/1.866657
Golberg S.M., Liberman M.A., Velikovich A.L. // Plasma Phys Controlled Fusion. 1990. V. 32. P. 319.https://doi.org/10.1088/0741-3335/32/5/002
McBride R.D., Slutz S.A., Vesey R.A., Gomez M.R., Sefkow A.B., Hansen S.B., Knapp P.F., Schmit P.F., Geis-sel M., Harvey-Thompson A.J., Jennings C.A., Har-ding E.C., Awe T.J., Rovang D.C., Hahn K.D., Mar-tin M.R., Cochrane K.R., Peterson K.J., Rochau G.A., Porter J.L., Stygar W.A., Campbell E.M., Nakhleh C.W., Herrmann M.C., Cuneo M.E., Sinars D.B. // Phys. Plasmas. 2016. V. 23. P. 012705.https://doi.org/10.1063/1.4939479
Ермолович В.Ф., Ивановский А.В., Орлов А.П. // ВАНТ. сер. Теор. и прикл. физика. 1999. Вып. 1. С. 3.
Вахрамеев Ю.С., Мохов В.Н., Попов Н.А. // Атомная энергия. 1980. Т. 49. С. 121.
Ермолович В.Ф., Ивановский А.В., Орлов А.П., Селемир В.Д. // ЖТФ. 2000. Т. 70. С. 11.
Брагинский C.И. // Вопросы теории плазмы / Под ред. М.А. Леонтовича. М.: Госатомиздат, 1963. Вып. 1. С. 183.
Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Государственное из-во физико-математической литературы, 1963.
Козлов Б.Н. // Атомная энергия. 1962. Т. 12. С. 238.
Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные методы решения задач газовой динамики. М.: Наука, 1992. 422 с.
Бакулин Ю.Д., Куропатенко В.Ф., Лучинский А.В. // ЖТФ. 1976. Т. 46. С. 1963.
Кнопфель Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля. М.: МИР, 1972.
Гаранин С.Г., Мамышев В.И. // ПМТФ/ 1990. № 1. С. 30.
Buyko A.M., Garanin S.F., Demidov V.A., Kostjukov V.N., Kuzjaev A.I., Kulagin A.A., Mamyshev V.I., Mokhov V.N., Petrukhin A.A., Piskarev P.N., Protasov M.S., Chernyshev V.K., Shevtsov V.A., Yakubov V.B. // Megagauss Fields and Pulsed Power systems (MG-V) / Eds. Ti-tov V.M., Shvetsov G.A. N.Y.: Nova Science Publishers, Commack, 1990. P. 743.