Экспериментальные исследования бессеточного сильноточного модулятора на основе термоэмиссионного диода для космических систем преобразования тока
Автор: Кузнецов Виктор Иосифович, Бабанин Валентин Иванович, Пащина Анатолий Степанович
Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia
Рубрика: Приборы и методы измерения
Статья в выпуске: 1 (16), 2017 года.
Бесплатный доступ
Представлены результаты экспериментальных исследований модулятора тока, созданного на основе термоэмиссионного диода и предназначенного для космических систем преобразования тока. Модуляция тока в этом устройстве осуществляется за счет развития плазменных структур в межэлектродном промежутке и не требует использования каких-либо внешних воздействий. Причиной формирования таких структур является развитие электронной неустойчивости в плазме. Эксперименты, проведенные в кнудсеновском диоде с цезий-бариевым наполнением, продемонстрировали возможность полной модуляции тока при напряжении горения 5...6 В и плотности тока в разряде ~10 А/см2. При величине межэлектродного зазора 0,2...2,0 мм устойчивая модуляция тока и напряжения с частотой 5.20 кГц и полным прерыванием тока существовала в диапазоне давлений цезия 1,5-10-3...3,5-10-3 мм рт. ст. Обнаружена возможность управления процессом модуляции с помощью дополнительных внешних воздействий (вспомогательный разряд, электрические и магнитные поля), что представляется перспективным для расширения диапазона параметров и функциональных возможностей диода-модулятора.
Модуляция тока, термоэмиссионный диод, разрядная плазма, электронная неустойчивость, плазменные структуры
Короткий адрес: https://sciup.org/14343542
IDR: 14343542
Список литературы Экспериментальные исследования бессеточного сильноточного модулятора на основе термоэмиссионного диода для космических систем преобразования тока
- Грязнов Г.М. Космическая атомная энергетика и новые технологии (Записки директора)/М.: ФГУП «ЦНИИатоминформ», 2007. 136 с.
- Пономарев-Степной Н.Н. Ядерная энергетика в космосе//Атомная энергия. 1989. Т. 66. № 6. С. 371-373.
- Кухаркин Н.Е., Пономарев -Степной Н.Н., Усов В.А. Космическая ядерная энергетика (ядерные реакторы с термоэлектрическим и термоэмиссионным преобразованием -«Ромашка» и «Енисей»)/Под ред. Пономарева-Степного Н.Н. М.: ИздАТ, 2012. 203 с.
- Синявский В.В. Методы и средства экспериментальных исследований и реакторных испытаний термоэмиссионных электрогенерирующих сборок/М.: Энергоатомиздат, 2000. 378 с.
- Ярыгин В.И., Ружников В.А., Синявский В.В. Космические и наземные ядерные энергетические установки прямого преобразования энергии./М.: НИЯУ МИФИ, 2016. 364 с.
- Кайбышев В.З., Кузин Г. А., Мельнико в В.М. О возможности использования термоэмиссионного преобразователя для управления током в электрических цепях//ЖТФ. 1972. Вып. 6. Т. 42. С. 1265-1269.
- Кайбышев В.З., Кузин Г.А. Влияние третьего электрода на обрыв тока в низковольтной дуге//ЖТФ. 1975. Вып. 1. Т. 45. С. 320-328.
- Каплан В.Б., Марциновский А.М., Мустафаев А.С., Сербин В.И., Ситнов В.И., Эндер А.Я., Юрьев В.Г. Импульсное управление током сильноточного низковольтного разряда на смеси паров цезия и бария//ЖТФ. 1977. Вып. 10. Т. 47. С. 2068-2078.
- Каплан В.Б., Марциновский А.М., Мустафаев А.С., Ситнов В.И., Эндер А.Я., Юрьев В.Г. Особенности самопроизвольного обрыва тока сильноточного разряда низкого давления в смеси цезия и бария//ЖТФ. 1979. Вып. 3. Т. 49. С. 567-572.
- Babanin V.I., Kaplan V.B., Kolyshkin I.N., Kuznetsov V.I., Martsinovskii A.M., Mustafaev A.S., Sitnov V.I., and Ender A.Ya. Optical investigations of the spontaneous extinction of the high-current Knudsen arc discharge in Cs-Ba gas mixture//J. de Physique. 1979. Col. C7. T. 40. № 7. P. c7-201-C7-202.
- Онуфриев В.В., Синявский В.В. Результаты экспериментального исследования высоковольтного термоэмиссионного вентиля с тепловым управлением//Известия РАН. Энергетика. 2009. № 1. С. 36-42.
- Авторское свидетельство № 1563488 МКИ H01J17/40. СССР. Способ модуляции тока в газовом разряде сильноточного ключевого элемента. Бабанин В.И., Колышкин И.Н., Кузнецов В.И., Пащина А.С., Ситнов В.И., Эндер А.Я.; заявитель и патентообладатель -ФТИ им. А.Ф. Иоффе; заявка № 4416030; приоритет от 21.04.1988//БИ. № 39. 1991. С. 251.
- Бабанин В.И., Колышкин И.Н., Кузнецов В.И., Пащина А.С., Ситнов В.И., Эндер А.Я. Развитие структур в ограниченной бесстолкновительной плазме и полная модуляция тока в кнудсеновском разряде//ЖТФ. 1994. Вып. 6. Т. 64. С. 61-82.
- Ott W. Investigation of cesium plasma diode using an electron beam probing technique//Z. Naturforsh. 1967. V. 22a. №9 7. P. 1057-1067.
- Гвердцители И.Г., Караханов В.Я., Каширский Е.А., Кучеров Р.Я., Оганезов З.А. О механизме колебаний тока в кнудсновском цезиевом диоде//ЖТФ. 1972. Вып. 1. Т. 42. С. 103-110.
- Бабанин В.И., Колышкин И.Н., Кузнецов В.И., Мустафаев А.С., Ситнов В.И., Эндер А.Я. Экспериментальное исследование колебаний тока большой амплитуды в Cs-Ba диоде//ЖТФ. 1982. Вып. 7. Т. 52. С. 1304-1312.
- Iizuka S., Michelsen P., Rasmussen J.J., Schrittwieser R. Double layer dynamics in a collisionless magnetoplasma//J. Phys. Soc. Jap. 1985. V. 54. № 7. P. 2516-2528.
- Кузнецов В.И., Эндер А.Я. О нелинейных колебаниях в одномерной ограниченной кнудсеновской плазме//ЖТФ. 1977. Вып. 11. Т. 47. С. 2237-2246.
- Кузнецов В.И., Эндер А.Я. Особенности электронной стадии колебательного процесса в кнудсеновском диоде с поверхностной ионизацией//ЖТФ. 1981. Вып. 11. Т. 51. С. 2250-2259.
- Кузнецов В.И., Эндер А.Я. Расчет нелинейных самосогласованных колебаний в кнудсеновском диоде с поверхностной ионизацией. Исследование функции распределения ионов по скоростям//ЖТФ. 1983. Вып. 12. Т. 53. С. 2329-2338.
- Бурсиан В.Р., Павлов В.И. Об одном частном случае влияния объемного заряда на прохождение потока электронов в пустоте//Журнал Русского физико-химического общества. 1923. Вып. 1-3. Т. 55. С. 71.
- Pierce J.R. Limiting stable current in electron beams in the presence of ions//J. Appl. Phys. 1944. V. 15. № 10. P. 721-726.
- Ender A.Ya., Kuznetsov V.I., Schamel H., Akimov P.V. Switching of nonlinear plasma diodes. i. Analytic theory//Phys. Plasmas. 2004. V. 11. № 10. P. 3212-3223.
- Klinger T., Greiner F., Rohde A., Piel A. Nonlinear dynamical behavior of thermionic low pressure discharges. ii. Experimental//Phys. Plasmas. 1995. V. 2. № 6. P. 1822-1836.
- Бабанин В.И., Эндер А.Я. Расчет потенциала поджига кнудсеновской дуги в газонаполненном диоде//ЖТФ. 1971. Вып. 4. Т. 41. С. 720-727.
- Бабанин В.И., Эндер А.Я. Численное исследование нестационарных кинетических процессов начальной стадии кнудсеновского разряда в газонаполненном диоде//ЖТФ. 1976. Вып. 6. Т. 46. С. 1240-1249.
- Бабанин В.И., Эндер А.Я. Особенности поджига кнудсеновского разряда с учетом максимума на зависимости сечения ионизации от энергии электронов//ЖТФ. 1981. Вып. 11. Т. 51. С. 2260-2270. Статья поступила в редакцию 17.11.2016 г.
