«Негативное воздействие на организм и психику человека курительных смесей и других видов психоактивных веществ. Prey: достижение Психометрия Prey 2 инжектор психоактивных частиц

Владельцы патента RU 2619923:

Область техники

Предмет изобретения, описанный в данном документе, в общем, относится к инжекторам пучка нейтральных частиц, а более конкретно, к инжектору пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов.

Предшествующий уровень техники

Фактически до сегодняшнего дня, пучки нейтральных частиц, используемые при исследованиях в области термоядерного синтеза, травлении, обработки материалов, стерилизации и в других вариантах применения, образуются из положительных ионов. Положительные ионы изотопа водорода вытягиваются и ускоряются из газоразрядной плазмы посредством электростатических полей. Сразу после заземленной плоскости ускорителя они поступают в газовый элемент, в котором они подвергаются обеим реакциям перезарядки для того, чтобы получения реакций на основе ионизации электронами и ударной ионизации для дополнительного сдерживания. Поскольку сечение перезарядки падает намного более быстро с увеличением энергии, чем сечение ионизации, доля равновесных нейтральных частиц в толстом газовом элементе начинает быстро падать при энергиях, превышающих 60 кэВ, для частиц водорода. Для вариантов применения пучка нейтральных частиц на основе ионов изотопа водорода, требующих энергий значительно выше этой, необходимо формировать и ускорять отрицательные ионы и затем преобразовывать их в нейтральные частицы в тонком газовом элементе, что может приводить к доле нейтральных частиц приблизительно в 60% в широком диапазоне энергий вплоть до нескольких МэВ. Даже еще более высокие доли нейтральных частиц могут быть получены, если плазменный или фотонный элемент используется для того, чтобы преобразовывать пучки отрицательных ионов высокой энергии в нейтральные частицы. В случае фотонного элемента, в котором энергия фотона превышает электронное сродство водорода, доли нейтральных частиц могут составлять почти 100%. Необходимо отметить, что в первый раз идея применения отрицательных ионов в физике ускорителей сформулирована Alvarez более 50 лет назад .

Поскольку пучки нейтральных частиц для возбуждения и нагрева током в больших термоядерных устройствах будущего, а также некоторые варианты применения в современных устройствах требуют энергий, существенно превышающих рамки, доступные при использовании положительных ионов, в последние годы разрабатываются пучки нейтральных частиц на основе отрицательных ионов. Тем не менее, токи пучка, достигаемые к настоящему моменту, значительно меньше токов пучка, формируемых вполне обычным способом посредством источников положительных ионов. Физической причиной меньшей производительности источников отрицательных ионов в отношении тока пучка является низкое электронное сродство водорода, которое составляет только 0,75 эВ. Следовательно, гораздо труднее формировать отрицательные ионы водорода, чем их положительные эквиваленты. Для новорожденных отрицательных ионов также довольно трудно достигать области вытягивания без столкновений с электронами большой энергии, которые, с очень высокой вероятностью, приводят к потерям избыточного слабосвязанного электрона. Вытягивание ионов H - из плазмы для того, чтобы образовывать пучок, аналогично является более сложным, чем для ионов H + , поскольку отрицательные ионы сопровождаются гораздо большим током электронов, если только не применяются меры по сдерживанию. Поскольку сечение для столкновительной обдирки электрона из иона H - для того, чтобы формировать атом, значительно превышает сечение для ионов H + для того, чтобы получать электрон из молекулы водорода, доля ионов, преобразованных в нейтральные частицы во время ускорения, может быть значительной, если плотность газопровода в пути ускорителя не минимизируется посредством работы источника ионов при низком давлении. Ионы, преждевременно нейтрализованные во время ускорения, образуют остаток низкой энергии и, в общем, имеют большую дивергенцию, чем ионы, которые испытывают потенциал полного ускорения.

Нейтрализация пучка ускоренных отрицательных ионов может выполняться в газовой мишени с эффективностью приблизительно в 60%. Использование плазменных и фотонных мишеней предоставляет возможность дополнительного повышения эффективности нейтрализации отрицательных ионов. Общая эффективность использования энергии инжектора может быть повышена посредством рекуперации энергии видов ионов, остающихся в пучке после прохождения нейтрализатора.

Принципиальная схема инжектора пучка нейтральных частиц с высоким уровнем мощности для ITER-токамака, который также является типичным для других рассматриваемых систем магнитного удержания плазмы в реакторе, показана на фиг.3. Базовыми компонентами инжектора являются сильноточный источник отрицательных ионов, ускоритель ионов, нейтрализатор, магнитный разделитель заряженного компонента перезаряженного пучка с приемниками/рекуператорами ионов.

Чтобы поддерживать требуемые вакуумные условия в инжекторе, типично используется система высоковакуумной откачки с крупными запорными клапанами, отсекающими поток пучка от плазменного устройства и/или предоставляющими доступ к главным элементам инжектора. Параметры пучка измеряются посредством использования выдвижных калориметрических мишеней, а также посредством неразрушающих оптических способов. Формирование мощных пучков нейтральных частиц требует использования соответствующего источника питания.

Согласно принципу формирования источники отрицательных ионов могут быть разделены на следующие группы:

Источники объемного формирования (плазменные), в которых ионы формируются в объеме плазмы;

Источники поверхностного формирования, в которых ионы формируются на поверхности электродов или специальных мишеней;

Поверхностно-плазменные источники, в которых ионы формируются на поверхностях электродов, взаимодействующих с плазменными частицами, которые разработаны Новосибирской группой ; и

Источники перезарядки, в которых отрицательные ионы формируются вследствие перезарядки пучков ускоренных положительных ионов на различных мишенях.

Чтобы формировать плазму в современных объемных источниках ионов Н - , аналогичных источнику положительных ионов, используются дуговые разряды с термоэлектронными нитями накала или полыми катодами, а также радиочастотные разряды в водороде. Для улучшения удержания электронов при разряде и для снижения плотности водорода в газоразрядной камере, что представляет важность для источников отрицательных ионов, используются разряды в магнитном поле. Широко используются системы с внешним магнитным полем (т.е. с геометрией Пеннинга или магнетронной геометрией электродов, с колебанием электронов в продольном магнитном поле "отражательного" разряда) и системы с периферийным магнитным полем (многополюсные). Вид в сечении разрядной камеры с периферийным магнитным полем, разработанным для струйного инжектора пучка нейтральных частиц, показан на фиг.4 . Магнитное поле на периферии плазменного бокса формируется посредством постоянных магнитов, установленных на его внешней поверхности. Магниты размещаются в рядах, в которых направление намагничивания является постоянным или изменяется в порядке со смещением, так что линии магнитного поля имеют геометрию линейных или заостренных в шахматном порядке выступов около стенки.

Применение систем с многополюсным магнитным полем на периферии плазменных камер, в частности, дает возможность системам поддерживать плотную плазму в источнике при сниженном рабочем давлении газа в камере до 1-4 Па (без цезия) и до 0,3 Па в системах с цезием . Такое уменьшение плотности водорода в разрядной камере, в частности, представляет важность для сильноточных многоапертурных гигантских источников ионов, которые разрабатываются для применения в ходе исследований в области термоядерного синтеза.

В настоящее время источники ионов на основе поверхностно-плазменного формирования считаются наиболее подходящими для формирования сильноточных пучков отрицательных ионов.

В источниках ионов на основе поверхностно-плазменного формирования ионы формируются во взаимодействии между частицами, имеющими достаточную энергию и поверхность с низкой работой выхода. Этот эффект может повышаться посредством щелочного покрытия поверхности, подвергаемой бомбардировке. Предусмотрено два основных процесса, а именно термодинамически равновесная поверхностная ионизация, при которой медленный атом или молекула, сталкивающаяся с поверхностью, испускается обратно в качестве положительного или отрицательного иона после среднего времени пребывания, и неравновесное (кинетическое) атомно-поверхностное взаимодействие, при котором отрицательные ионы формируются посредством распыления, ударной десорбции (в отличие от термодесорбции, при которой десорбируются тепловые частицы), или отражения при наличии покрытия из щелочных металлов. В процессе термодинамически равновесной ионизации адсорбированные частицы отрываются от поверхности в условиях теплового равновесия. Коэффициент ионизации частиц, уходящих с поверхности, определяется посредством формулы Саха и предположительно составляет очень небольшие ~0,02%.

Процессы неравновесной кинетической поверхностной ионизации предположительно являются намного более эффективными на поверхности и имеют достаточно низкую работу выхода, сравнимую с электронным сродством отрицательного иона. В ходе этого процесса отрицательный ион отрывается от поверхности, преодолевая подповерхностный барьер с использованием кинетической энергии, полученной из первичной частицы. Около поверхности энергетический уровень дополнительного электрона ниже верхнего уровня Ферми электронов в металле, и этот уровень может очень легко заниматься посредством туннелирования электронов из металла. Во время ионного перемещения с поверхности он преодолевает потенциальный барьер, сформированный посредством зеркального заряда . Поле картины распределения зарядов усиливает энергетический уровень дополнительного электрона относительно энергетических уровней электронов в металле. Начиная с некоторого критического расстояния, уровень дополнительного электрона становится выше верхнего энергетического уровня электронов в металле, и резонансное туннелирование возвращает электрон от уходящего иона обратно в металл. В случае если частица отрывается достаточно быстро, коэффициент отрицательной ионизации предположительно является довольно высоким для поверхности с низкой работой выхода, которая может предоставляться посредством нанесения покрытия из щелочного металла, в частности цезия.

Экспериментально показано, что степень отрицательной ионизации частиц водорода, отрывающихся от этой поверхности с пониженной работой выхода, может достигать =0,67. Следует отметить, что работа выхода на вольфрамовых поверхностях имеет минимальное значение с покрытием Cs в 0,6 монослоев (на поверхности вольфрамового кристалла 110).

Для разработки источников отрицательных ионов водорода важно, чтобы интегральный выход отрицательных ионов был достаточно высоким, K - =9-25%, для столкновений атомов водорода и положительных ионов с энергиями 3-25 эВ с поверхностями с низкой работой выхода, таких как Mo+Cs, W+Cs . В частности (см. фиг.5), при бомбардировке цезированной молибденовой поверхности посредством атомов Франка-Кондона с энергией, превышающей 2 эВ, интегральная эффективность преобразования в ионы Н - может достигать K - ~8%.

В поверхностно-плазменных источниках (SPS) формирование отрицательных ионов реализуется за счет кинетической поверхностной ионизации, а именно процессов распыления, десорбции или отражения на электродах, контактирующих с газоразрядной плазмой. Электроды специальных эмиттеров с пониженной работой выхода используются в SPS для улучшения формирования отрицательных ионов. Как правило, добавление небольшого количества цезия в разряд дает возможность получать повышение яркости и интенсивности в коллекторе пучков Нˉ. Введение атомов цезия в разряд значительно снижает сопутствующий поток электронов, вытягиваемых с отрицательными ионами.

В SPS газоразрядная плазма выполняет несколько функций, а именно она формирует интенсивные потоки частиц, бомбардирующих электроды; плазменная оболочка, смежная с электродом, формирует ускорение ионов, тем самым повышая энергию бомбардирующих частиц; отрицательные ионы, которые формируются в электродах с отрицательным потенциалом, ускоряются посредством потенциала плазменной оболочки и проникают через плазменный слой в область вытягивания без существенной деструкции. Интенсивное формирование отрицательных ионов с довольно высокими эффективностями использования мощности и газа получено в различных модификациях SPS при условиях "грязного" газового разряда и интенсивной бомбардировки электродов.

Несколько источников SPS разработаны для больших термоядерных устройств, таких как LHD, JT-60U и для международного (ITER) токамака.

Типичные признаки этих источников могут пониматься при рассмотрении инжектора стелларатора LHD , который показан на фиг.6 . Плазма дугового разряда формируется в большой магнитной многополюсной лопастной ограждающей камере с объемом ~100 литров. Двадцать четыре вольфрамовых нити накала поддерживают дугу в 3 кА, ~80 В при давлении водорода приблизительно в 0,3-0,4 Па. Внешний магнитный фильтр с максимальным полем в центре ~50 Гс предоставляет плотность электронов и снижение температуры в области вытягивания около плазменного электрода. Положительное смещение плазменного электрода (~10 В) снижает сопутствующий поток электронов. Отрицательные ионы формируются на плазменном электроде, покрытом посредством оптимального слоя цезия. Внешние цезиевые печи (три для одного источника), оснащенные пневматическими клапанами, подают распределенное введение атомов цезия. Формирование отрицательных ионов достигает максимума при оптимальной температуре плазменного электрода 200-250 o C. Плазменный электрод термически изолируется, и его температура определяется посредством плазменного разряда силовых нагрузок.

Четырехэлектродная многоапертурная ионно-оптическая система, которая используется в источнике ионов LHD, показана на фиг.7 . Отрицательные ионы вытягиваются через 770 апертур для излучения с диаметром по 1,4 см. Апертуры занимают область 25⋅125 см 2 на плазменном электроде. Небольшие постоянные магниты встраиваются в вытягивающую сетку между апертурами, чтобы отклонять совместно вытягиваемые электроны из пучка на стенку вытягивающего электрода. Дополнительная электронная задерживающая сетка, установленная позади вытягивающей сетки, задерживает вторичные электроны, обратно рассеиваемые или испускаемые из стенок вытягивающих электродов. Многощелевая заземленная сетка с высокой прозрачностью используется в источнике ионов. Это уменьшает область пересечения пучков, тем самым повышая способность удержания напряжения и понижая давление газа в промежутках на коэффициент 2,5 с соответствующим уменьшением потерь на обдирку пучка. Как вытягивающий электрод, так и заземленный электрод имеют водяное охлаждение.

Введение атомов цезия в многоострийный источник предоставляет 5-кратное увеличение тока вытягиваемых отрицательных ионов и линейный рост выхода ионов H - в широком диапазоне мощностей разряда и давлений при заполнении водородом. Другими важными преимуществами введения атомов цезия являются ~10-кратное снижение совместно вытягиваемого электронного тока и существенное снижение давления водорода при разряде до 0,3 Па.

Многоострийные источники в LHD обычно предоставляют ток ионов приблизительно в 30 А с плотностью тока 30 мА/см 2 в импульсах длительностью в 2 секунды . Главными проблемами для источников ионов LHD являются блокирование цезия, который вводится в дуговую камеру, посредством вольфрама, распыляемого из нитей накала, и снижение способности удержания высокого напряжения при работе в режиме длительных импульсов с высоким уровнем мощности.

Инжектор пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов LHD имеет два источника ионов, взаимодействующие с водородом при номинальной энергии пучка в 180 кэВ. Каждый инжектор достигает номинальной мощности инжекции в 5 МВт в течение импульса в 128 секунд, так что каждый источник ионов предоставляет пучок нейтральных частиц в 2,5 МВт. Фиг.8A и B показывают инжектор пучка нейтральных частиц LHD. Фокусное расстояние источника ионов составляет 13 м, а точка поворота двух источников находится на 15,4 м ниже. Порт для инжекции имеет длину приблизительно 3 м, причем самая узкая часть имеет диаметр 52 см и длину 68 см.

Источники ионов с радиочастотными плазменными формирователями и формирование отрицательных ионов на плазменном электроде, покрытом цезием, разработаны в IPP Garching. Радиочастотные формирователи формируют более чистую плазму, так что в этих источниках нет блокирования цезия посредством вольфрама. Вытягивание в установившемся режиме импульса пучка отрицательных ионов с током пучка в 1 A, энергией в ~20 кВ и длительностью в 3600 секунд продемонстрировано IPP в 2011 году.

В настоящее время инжекторы пучка нейтральных частиц высокой энергии, которые разрабатываются для термоядерных устройств следующей ступени развития, таких как, например, ITER-токамак, не демонстрируют устойчивую работу при требуемой энергии в 1 МэВ и работу в установившемся режиме или в режиме незатухающей волны (CW) при достаточно высоком токе. Следовательно, существует необходимость разрабатывать практически осуществимые решения, если можно разрешать проблемы, мешающие достижению целевых параметров пучка, таких как, например, энергия пучка в диапазоне 500-1000 кэВ, эффективная плотность тока в нейтральных частицах главного порта резервуара в 100-200 А/м 3 , мощность в расчете на один инжектор пучка нейтральных частиц приблизительно в 5-20 МВт, длительность импульса в 1000 секунд и газовые нагрузки, вводимые посредством инжектора пучка, меньше 1-2% тока пучка. Следует отметить, что достижение этой цели становится гораздо менее затратным, если ток отрицательных ионов в модуле инжектора уменьшается до вытягивающего ионного тока до 8-10 А по сравнению с вытягивающим током ионов в 40 A для ITER-пучка. Ступенчатое снижение вытягиваемого тока и мощности пучка должно приводить к сильным изменениям конструкции ключевых элементов источника ионов в форме инжектора и ускорителя высокой энергии, так что становятся применимыми намного более тщательно проработанные технологии и подходы, что повышает надежность инжектора. Следовательно, в ситуации на данный момент предлагается вытягиваемый ток в 8-10 А в расчете на один модуль при допущении, что требуемая выводимая мощность инжекции может быть получена с использованием нескольких модулей инжектора, формирующих пучки с малой расходимостью и высокой плотностью тока.

Производительность поверхностно-плазменных источников достаточно хорошо задокументирована, и работающие на сегодняшний день несколько источников ионов формируют непрерывные масштабируемые пучки ионов сверх 1 A или выше. До сих пор основные параметры инжекторов пучка нейтральных частиц, такие как мощность пучка и длительность импульса, довольно далеки от требуемых для рассматриваемого инжектора. Текущее состояние разработки этих инжекторов можно понять из таблицы 1.

Следовательно, желательно предоставлять улучшенный инжектор пучка нейтральных частиц.

Краткое изложение существа изобретения

Варианты осуществления, предусмотренные в данном документе, направлены на системы и способы для инжектора пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов. Инжектор пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов содержит источник ионов, ускоритель и нейтрализатор для того, чтобы формировать пучок нейтральных частиц приблизительно в 5 МВт с энергией приблизительно в 0,50-1,0 МэВ. Источник ионов находится в вакуумном баке и формирует пучок отрицательных ионов на 9 A. Ионы, сформированные посредством источника ионов, предварительно ускоряются до 120 кВ перед инжекцией в ускоритель высокой энергии посредством электростатического предускорителя на основе многоапертурной сетки в источнике ионов, который используется для того, чтобы вытягивать пучки ионов из плазмы и ускорять до некоторой доли требуемой энергии пучка. Пучок в 120 кэВ из источника ионов проходит через пару отклоняющих магнитов, которые предоставляют возможность пучку смещаться по оси перед поступлением в ускоритель высокой энергии. После ускорения до полной энергии пучок поступает в нейтрализатор, в котором он частично преобразуется в пучок нейтральных частиц. Оставшиеся виды ионов разделяются посредством магнита и направляются в преобразователи электростатической энергии. Пучок нейтральных частиц проходит через запорный клапан и поступает в плазменную камеру.

Поддерживается повышенная температура плазменных формирователей и внутренних стенок плазменного бокса источника ионов (150-200° C), чтобы предотвращать накопление цезия на их поверхностях. Распределительный коллектор предоставляется для того, чтобы подавать цезий непосредственно на поверхность плазменных решеток, а не в плазму. Это представляет собой отличие от существующих источников ионов, которые подают цезий непосредственно в плазменную разрядную камеру.

Магнитное поле, используемое для того, чтобы отклонять совместно вытягиваемые электроны в областях вытягивания и предварительного ускорения ионов, формируется посредством внешних магнитов, а не посредством магнитов, встроенных в корпус сетки, как выполнено в предшествующих конструкциях. Отсутствие встроенных "низкотемпературных" магнитов в сетках предоставляет возможность их нагрева до повышенных температур. Предшествующие конструкции зачастую используют магниты, встроенные в корпус сетки, что часто приводит к значительному снижению тока вытягиваемого пучка и препятствует работе в режиме повышенной температуры, а также надлежащей производительности нагрева/охлаждения.

Ускоритель высокого напряжения не связан непосредственно с источником ионов, а отделен от источника ионов посредством переходной зоны (линии транспортировки пучка низкой энергии - LEBT) с отклоняющими магнитами, вакуумными насосами и цезиевыми ловушками. Переходная зона перехватывает и удаляет большинство совместно протекающих частиц, включающих в себя электроны, фотоны и нейтральные частицы из пучка, откачивает газ, выделяющийся из источника ионов, и предотвращает достижение им ускорителя высокого напряжения, предотвращает вытекание цезия из источника ионов и проникновение в ускоритель высокого напряжения, предотвращает поступление электронов и нейтральных частиц, производимых посредством обдирки отрицательных ионов, в ускоритель высокого напряжения. В предшествующих конструкциях источник ионов непосредственно соединен с ускорителем высокого напряжения, что зачастую приводит к подверженности ускорителя высокого напряжения тому, что газ, заряженные частицы и цезий вытекают из источника ионов и втекают в него.

Отклоняющие магниты в LEBT отклоняют и фокусируют пучок по оси ускорителя и тем самым компенсируют все смещения и отклонения пучка во время транспортировки через магнитное поле источника ионов. Смещение между осями предускорителя и ускорителя высокого напряжения уменьшает поступление совместно протекающих частиц в ускоритель высокого напряжения и предотвращает обратное протекание сильноускоренных частиц (положительных ионов и нейтральных частиц) в предускоритель и источник ионов. Фокусировка пучка также способствует гомогенности пучка, поступающего в ускоритель, по сравнению с системами на основе многоапертурной сетки.

Нейтрализатор включает в себя плазменный нейтрализатор и фотонейтрализатор. Плазменный нейтрализатор основан на многоострийной системе удержания плазмы с постоянными магнитами сильных магнитных полей на стенках. Фотонный нейтрализатор является фотонной ловушкой на основе цилиндрического резонатора со стенками с высокой степенью отражения и откачки с помощью лазеров с высокой эффективностью. Эти технологии нейтрализаторов никогда не рассматривались для применения в серийных инжекторах пучка нейтральных частиц.

Другие системы, способы, признаки и преимущества примерных вариантов осуществления должны становиться очевидными специалистам в данной области техники после изучения прилагаемых чертежей и подробного описания.

Краткое описание чертежей

Подробности примерных вариантов осуществления, включающие в себя структуру и режим работы, могут быть выявлены частично посредством изучения прилагаемых чертежей, на которых аналогичные ссылки с номерами ссылаются на аналогичные части. Компоненты на чертежах не обязательно должны быть выполнены в масштабе, вместо этого акцент делается на иллюстрацию принципов изобретения. Более того, все иллюстрации предназначены для того, чтобы передавать общие идеи, при этом относительные размеры, формы и другие подробные атрибуты могут иллюстрироваться схематично, а не буквально или точно.

Фиг.1 является видом сверху схемы инжектора пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов.

Фиг.2 является изометрическим видом в сечении инжектора пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов, показанного на фиг.1.

Фиг.3 является видом сверху инжектора с высоким уровнем мощности нейтральных частиц для ITER-токамака.

Фиг.4 является изометрическим видом в сечении разрядной камеры с периферийным многополюсным магнитным полем для струйного инжектора пучка нейтральных частиц.

Фиг.5 является диаграммой, показывающей интегральный выход отрицательных ионов, образуемых посредством бомбардировки поверхности Mo+Cs нейтральными атомами H и положительным молекулярным H в качестве функции от энергии падающего потока. Выход повышается посредством использования цезирования постоянным током по сравнению только с предварительным цезированием поверхности.

Фиг.6 является видом сверху источника отрицательных ионов для LHD.

Фиг.7 является схематическим видом многоапертурной ионной оптической системы для источника LHD.

Фиг.8A и B являются видами сверху и сбоку инжектора пучка нейтральных частиц LHD.

Фиг.9 является видом в сечении источника ионов.

Фиг.10 является видом в сечении источника атомов водорода низкой энергии.

Фиг.11 является графиком, показывающим траектории ионов H - в тракте низкой энергии.

Фиг.12 является изометрическим видом ускорителя.

Фиг.13 является диаграммой, показывающей траектории иона в ускоряющей трубке.

Фиг.14 является изометрическим видом триплета квадрупольных линз.

Фиг.15 является диаграммой, показывающей вид сверху (a) и вид сбоку (b) траекторий иона в ускорителе линии транспортировки пучка высокой энергии.

Фиг.16 является изометрическим видом компоновки плазменных мишеней.

Фиг.17 является диаграммой, показывающей результаты двумерных вычислений замедления пучка ионов в рекуператоре.

Следует отметить, что элементы аналогичных структур или функций, в общем, представляются посредством аналогичных ссылок с номерами для целей иллюстрации на всех чертежах. Также следует отметить, что чертежи предназначены только для того, чтобы упрощать описание предпочтительных вариантов осуществления.

Описание предпочтительных вариантов изобретения

Каждый из дополнительных признаков и идей, раскрытых ниже, может быть использован отдельно или в сочетании с другими признаками и идеями, чтобы предоставлять новый инжектор пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов. Далее подробнее описаны характерные примеры вариантов осуществления, описанных в данном документе, причем эти примеры используют многие из этих дополнительных признаков и идей как отдельно, так и в комбинации, со ссылкой на прилагаемые чертежи. Это подробное описание предназначено только для того, чтобы обучать специалистов в области техники дополнительным подробностям для использования на практике предпочтительных аспектов идей настоящего изобретения, и не предназначено для того, чтобы ограничивать объем изобретения. Следовательно, комбинации признаков и этапов, раскрытых в последующем подробном описании, могут быть необязательными для того, чтобы использовать изобретение на практике в самом широком смысле, а вместо этого изучаются просто для того, чтобы конкретно описывать типичные примеры настоящих идей.

Более того, различные признаки типичных примеров и зависимые пункты формулы изобретения могут быть комбинированы способами, которые не перечислены конкретно и явно, чтобы предоставлять дополнительные полезные варианты осуществления настоящих идей. Помимо этого, следует явно отметить, что все признаки, раскрытые в описании и/или формуле изобретения, имеют намерение раскрытия отдельно и независимо друг от друга для целей исходного раскрытия сущности, а также для целей ограничения заявленного предмета изобретения, независимо от компоновок признаков в вариантах осуществления и/или в формуле изобретения. Также следует отметить, что все диапазоны значений или указатели групп объектов раскрывают каждое возможное промежуточное значение или промежуточный объект для целей исходного раскрытия сущности, а также для целей ограничения заявленного предмета изобретения.

Варианты осуществления, предусмотренные в данном документе, направлены на новый инжектор пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов с энергией предпочтительно приблизительно 500-1000 кэВ и высокой общей энергетической эффективностью. Предпочтительная компоновка варианта осуществления инжектора 100 пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов проиллюстрирована на фиг.1 и 2. Как проиллюстрировано, инжектор 100 включает в себя источник 110 ионов, запорный клапан 120, отклоняющие магниты 130 для отклонения линии пучка низкой энергии, опорный изолятор 140, ускоритель 150 высокой энергии, запорный клапан 160, трубку-нейтрализатор (показана схематично) 170, разделительный магнит (показан схематично) 180, запорный клапан 190, панели 200 и 202 для откачки, вакуумный бак 210 (который является частью вакуумного резервуара 250, поясненного ниже), криосорбционные насосы 220 и триплет квадрупольных линз 230. Инжектор 100, как отмечено выше, содержит источник 110 ионов, ускоритель 150 и нейтрализатор 170 для того, чтобы формировать пучок нейтральных частиц приблизительно в 5 МВт с энергией приблизительно в 0,50-1,0 МэВ. Источник 110 ионов находится в вакуумном баке 210 и формирует пучок отрицательных ионов на 9 A. Вакуумный бак 210 смещается к -880 кВ, т.е. относительно земли, и установлен на изоляционных опорах 140 внутри бака 240 большего диаметра, заполненного газом SF 6 . Ионы, сформированные посредством источника ионов, предварительно ускоряются до 120 кВ перед инжекцией в ускоритель 150 высокой энергии посредством электростатического предускорителя 111 на основе многоапертурной сетки (см. фиг.9) в источнике 110 ионов, который используется для того, чтобы вытягивать пучки ионов из плазмы и ускорять до некоторой доли требуемой энергии пучка. Пучок в 120 кэВ из источника 110 ионов проходит через пару отклоняющих магнитов 130, которые предоставляют возможность пучку сдвигаться с оси перед поступлением в ускоритель 150 высокой энергии. Панели 202 для откачки, показанные между отклоняющими магнитами 130, включают в себя перегородку и цезиевую ловушку.

Допускается, что эффективность использования газа источника 110 ионов составляет приблизительно 30%. Планируемый ток пучка отрицательных ионов в 9-10 A соответствует напуску газа 6-7 l⋅Торр/с в источнике 110 ионов. Нейтральный газ, вытекающий из источника 110 ионов, повышает свое среднее давление в предускорителе 111 приблизительно до 2x10 -4 Торр. При этом давлении нейтральный газ приводит к ~10%-ным потерям на обдирку пучка ионов в предускорителе 111. Между отклоняющими магнитами 130 предусмотрены сбросы (не показаны) для нейтральных частиц, которые являются следствием первичного пучка отрицательных ионов. Также предусмотрены сбросы (не показаны) для положительных ионов, обратно протекающих из ускорителя 150 высокой энергии. Область 205 линии транспортировки пучка низкой энергии с дифференциальной откачкой из панелей 200 для откачки используется сразу после предварительного ускорения, чтобы снижать давление газа до ~10 -6 Торр до того, как он достигает ускорителя 150 высокой энергии. Это вводит дополнительные потери пучка в ~5%, но поскольку это происходит при низкой энергии предварительного ускорения, потери мощности являются относительно небольшими. Потери на перезарядку в ускорителе 150 высокой энергии ниже 1% при фоновом давлении в 10 -6 Торр.

После ускорения до полной энергии в 1 МэВ пучок поступает в нейтрализатор 170, в котором он частично преобразуется в пучок нейтральных частиц. Оставшиеся виды ионов разделяются посредством магнита 180 и направляются в преобразователи электростатической энергии (не показаны). Пучок нейтральных частиц проходит через запорный клапан 190 и поступает в плазменную камеру 270.

Вакуумный резервуар 250 разбивается на две секции. Одна секция содержит предускоритель 111 и линию 205 пучка низкой энергии в первом вакуумном баке 210. Другая секция размещает линию 265 пучка высокой энергии, нейтрализатор 170 и преобразователи/рекуператоры энергии заряженных частиц во втором вакуумном баке 255. Секции вакуумного резервуара 250 соединяются через камеру 260 с трубкой-ускорителем 150 высокой энергии внутри.

Первый вакуумный бак 210 является вакуумной границей предускорителя 111 и линии 205 пучка низкой энергии, и в баке или внешнем резервуаре 240 большего диаметра создается повышенное давление SF 6 для изоляции высокого напряжения. Вакуумные баки 210 и 255 выступают в качестве опорной конструкции для внутреннего оборудования, такого как магниты 130, криосорбционные насосы 220 и т.д. Отвод тепла из внутренних переносящих тепло компонентов должен осуществляться с помощью охлаждающих трубок, которые должны иметь разрывы изоляции в случае первого вакуумного бака 210, который смещается до -880 кВ.

Источник ионов

Принципиальная схема источника 110 ионов показана на фиг.9. Источник ионов включает в себя: электростатические многоапертурные предварительно ускоряющие сетки 111, керамические изоляторы 112, радиочастотные плазменные формирователи 113, постоянные магниты 114, плазменный бокс 115, каналы и коллекторы 116 для охлаждающей воды и газовые клапаны 117. В источнике 110 ионов цезированная молибденовая поверхность плазменных предварительно ускоряющих сеток 111 используется для того, чтобы преобразовывать положительные ионы и нейтральные атомы, образуемые посредством плазменных формирователей 113, в отрицательные ионы в объеме расширения плазмы (объеме между формирователями 113 и сетками 111, указываемом посредством скобки с меткой "PE" на фиг.9) с удержанием в форме магнитной многополюсной лопасти, как обеспечивается посредством постоянных магнитов 114.

Напряжение положительного смещения для приема электронов в плазменных предварительно ускоряющих сетках 111 применяется к оптимизированным условиям для формирования отрицательных ионов. Придание геометрических форм апертурам 111B в плазменных предварительно ускоряющих сетках 111 используется для того, чтобы фокусировать ионы H - в апертуры 111B вытягивающей сетки. Небольшой поперечный магнитный фильтр, сформированный посредством внешних постоянных магнитов 114, используется для того, чтобы снижать температуру электронов, рассеиваемых из области формирователя или области PE плазменного эмиттера плазменного бокса 115 в область ER вытягивания плазменного бокса 115. Электроны в плазме отражаются от области ER вытягивания посредством поля небольшого поперечного магнитного фильтра, сформированного посредством внешних постоянных магнитов 114. Ионы ускоряются до 120 кВ перед инжекцией в ускоритель 150 высокой энергии посредством плазменных сеток 111 электростатического многоапертурного предускорителя в источнике 110 ионов. Перед ускорением до высокой энергии пучок ионов имеет диаметр приблизительно 35 см. Источник 110 ионов, следовательно, должен формировать 26 мА/см 2 в апертурах 111B при условии 33%-ной прозрачности в плазменных сетках 111 предускорителя. По сравнению с ранее полученными значениями это представляет собой в достаточной степени обоснованную проекцию для источника 110 ионов.

Плазма, которая поступает в плазменный бокс 115, формируется посредством решетки плазменных формирователей 113, установленных на заднем фланце 115A плазменного бокса, которым предпочтительно является цилиндрическая медная камера с водяным охлаждением (700 мм в диаметре на 170 мм в длину). Открытый конец плазменного бокса 115 ограничивается посредством плазменных сеток 111 предускорителя системы ускорения и вытягивания.

Предполагается, что отрицательные ионы должны формироваться на поверхности плазменных сеток 111, которые покрыты тонким слоем цезия. Цезий вводится в плазменный бокс 115 посредством использования системы подачи цезия (не показана на фиг.9).

Источник 110 ионов окружен постоянными магнитами 114 так, что он образует конфигурацию с линейными остриями для удержаний плазмы и первичных электронов. Колонки 114A магнитов на цилиндрической стенке плазменного бокса 115 соединяются в заднем фланце 115A посредством рядов магнитов 114B, которые также имеют линейно-заостренную конфигурацию. Магнитный фильтр около плоскости плазменных сеток 111 разделяет плазменный бокс 115 на плазменный эмиттер PE и область ER вытягивания. Магниты 114C в фильтре устанавливаются во фланце 111A рядом с плазменными сетками 111, предоставляют поперечное магнитное поле (B=107 Гс в центре), которое служит для того, чтобы предотвращать достижение области ER вытягивания посредством первичных электронов большой энергии, исходящих из формирователей 113 ионов. Тем не менее, положительные ионы и электроны низкой энергии могут рассеиваться через фильтр в области ER вытягивания.

Система 111 вытягивания и предварительного ускорения на основе электродов содержит пять электродов 111C, 111D, 111E, 111F и 111G, каждый из которых имеет 142 отверстия или апертуры 111B, образованные ортогонально в них и используемые для того, чтобы предоставлять пучок отрицательных ионов. Вытягивающие апертуры 111B имеют диаметр 18 мм, так что общая площадь вытягивания ионов этих 142 вытягивающих апертур составляет приблизительно 361 см 2 . Плотность отрицательного ионного тока составляет 25 мА/см 2 , и требуется формировать пучок ионов на 9 A. Магнитное поле магнитов 114C в фильтре поступает в промежутки между электростатическими вытягивающими и предварительно ускоряющими сетками 111, чтобы отклонять совместно вытягиваемые электроны на специальные пазы во внутренней поверхности апертур 111B в вытягивающих электродах 111C, 111D и 111E. Магнитное поле магнитов в магнитном фильтре 114C вместе с магнитным полем дополнительных магнитов 114D предоставляет отклонение и перехват электронов, совместно вытягиваемых с отрицательными ионами. Дополнительные магниты 114D включают в себя решетку магнитов, установленных между держателями электродов 111F и 111G ускорителя ускоряющей сетки, расположенной ниже от вытягивающей сетки, содержащей вытягивающие электроды 111C, 111D и 111E. Третий сетчатый электрод 111E, который ускоряет отрицательные ионы до энергии 120 кэВ, положительно смещается от заземленного сетчатого электрода 111D, чтобы отражать обратно протекающие положительные ионы, поступающие в предварительно ускоряющую сетку.

Плазменные формирователи 113 включают в себя две альтернативы, а именно радиочастотный плазменный формирователь и атомарный формирователь на основе дугового разряда. Разработанный BINP плазменно-дуговой генератор на основе дугового разряда используется в атомарном формирователе. Специальный признак плазменного генератора на основе дугового разряда состоит в образовании направленной плазменной струи. Ионы в расширяющейся струе перемещаются без столкновений и вследствие ускорения посредством падения амбиполярного плазменного потенциала получают энергию в ~5-20 эВ. Плазменная струя может быть направлена на наклонную молибденовую или танталовую поверхность преобразователя (см. 320 на фиг.10), на которой в результате нейтрализации и отражения струи формируется поток атомов водорода. Энергия атомов водорода может быть увеличена за рамки начальных 5-20 эВ посредством отрицательного смещения преобразователя относительно плазменного бокса 115. Эксперименты по получению интенсивных потоков атомов с таким преобразователем проведены в Институте Budker в 1982-1984 годах.

На фиг.10, разработанная компоновка источника атомов 300 низкой энергии показана как включающая в себя газовый клапан 310, катодную вставку 312, электрический вывод в нагреватель 314, коллекторы 316 охлаждающей воды, электронный эмиттер 318 LaB6 и ионно-атомный преобразователь 320. В экспериментах, сформированы поток атомов водорода с эквивалентным током в 20-25 A и энергия, варьирующаяся в диапазоне от 20 эВ до 80 эВ, с эффективностью больше 50%.

Такой источник может быть использован в источнике отрицательных ионов, чтобы снабжать атомы энергией, оптимизированной для эффективного формирования отрицательных ионов на цезированной поверхности плазменных сеток 111.

Линия транспортировки пучка низкой энергии

Ионы H - , сформированные и предварительно ускоренные до энергии 120 кэВ посредством источника 110 ионов при прохождении вдоль линии 205 транспортировки пучка низкой энергии, смещаются перпендикулярно своему направлению движения на 440 мм с отклонением посредством периферийного магнитного поля источника 110 ионов и посредством магнитного поля двух специальных клиновидных отклоняющих магнитов 130. Это смещение пучка отрицательных ионов в линии 205 транспортировки пучка низкой энергии (как проиллюстрировано на фиг.11) предоставляется с тем, чтобы разделять области источника 110 ионов и ускорителя 150 высокой энергии. Это смещение используется для того, чтобы не допускать проникновения быстрых атомов, появившихся в результате обдирки пучка H - , на остаточном водороде в ускоряющей трубке 150, уменьшать потоки цезия и водорода из источника 110 ионов в ускоряющую трубку 150, а также для задерживания потока вторичных ионов из ускоряющей трубки 150 в источник 110 ионов. На фиг.11 показаны вычисленные траектории ионов H - в линии транспортировки пучка низкой энергии.

Тракт для пучка высокой энергии

Пучок низкой энергии, исходящий из линии пучка низкой энергии, поступает в традиционный электростатический многоапертурный ускоритель 150, показанный на фиг.12.

Результаты вычисления ускорения пучка отрицательных ионов на 9 А с учетом доли пространственного заряда показаны на фиг.13. Ионы ускоряются от энергии в 120 кэВ до 1 МэВ. Ускоряющий потенциал на трубке 150 составляет 880 кВ, а шаг потенциала между электродами составляет 110 кВ.

Вычисления показывают, что напряженность поля не превышает 50 кВ/см в оптимизированной ускоряющей трубке 150 на электродах в зонах возможного протекания электронного разряда.

После ускорения пучок проходит через триплет 230 промышленных традиционных квадрупольных линз 231, 232 и 233 (фиг.14), которые используются для того, чтобы компенсировать незначительную расфокусировку пучка на выходе ускоряющей трубки 150 и образовывать пучок с предпочтительным размером на выходном порте. Триплет 230 устанавливается в вакуумном баке 255 линии 265 транспортировки пучка высокой энергии. Каждая из квадрупольных линз 231, 232 и 233 включает в себя традиционный набор квадрупольных электромагнитов, которые формируют обычные магнитные фокусирующие поля, обеспечиваемые во всех современных традиционных ускорителях частиц.

Вычисленные траектории пучка отрицательных ионов на 9 A с поперечной температурой 12 эВ в ускоряющей трубке 150, квадрупольных линзах 230 и линии 265 транспортировки пучка высокой энергии показаны на фиг.15. Вычисление соответствует пучку за пределами его фокусирующей точки.

Вычисленный диаметр пучка нейтральных частиц с эквивалентным током в 6 A после нейтрализатора на расстоянии 12,5 м на полувысоте радиального профиля составляет 140 мм, и 95% тока пучка находятся в окружности диаметром в 180 мм.

Нейтрализация

Нейтрализатор 170 на основе фотоотщепления, выбранный для системы пучка, позволяет достигать более чем 95%-ной обдирки пучка ионов. Нейтрализатор 170 содержит решетку ксеноновых ламп и цилиндрическую световую ловушку со стенками с высокой степенью отражения, чтобы предоставлять требуемую плотность фотонов. Охлаждаемые зеркала с коэффициентом отражения, превышающим 0,99, используются для того, чтобы обеспечивать поток мощности на стенках приблизительно в 70 кВт/см 2 . В альтернативе, вместо этого может быть использован плазменный нейтрализатор с использованием традиционной технологии, но за счет незначительного снижения эффективности. Однако эффективность нейтрализации в ~85% плазменного элемента является вполне достаточной, если система восстановления энергии имеет эффективность >95%, в соответствии с прогнозами.

Плазма в плазменном нейтрализаторе удерживается в цилиндрической камере 175 с многополюсным магнитным полем на стенках, которое формируется посредством решетки постоянных магнитов 172. Общий вид удерживающего устройства показан на фиг.16. Нейтрализатор 170 включает в себя коллекторы 171 охлаждающей воды, постоянные магниты 172, катодные сборки 173 и катоды 174 LaB6.

Цилиндрическая камера 175 имеет длину 1,5-2 м и имеет отверстия на концах для прохождения пучка. Плазма формируется посредством использования нескольких катодных сборок 173, установленных в центре удерживающей камеры 175. Рабочий газ подается около центра устройства 170. В экспериментах с прототипом такого плазменного нейтрализатора 170 следует отметить, что удержание электронов посредством многополюсных магнитных полей 172 на стенках является достаточно хорошим и значительно лучше удержания ионов плазмы. Чтобы выравнивать потери ионов и электронов, в плазме развивается значительный отрицательный потенциал, так что ионы эффективно удерживаются посредством электрического поля.

Достаточно длительное удержание плазмы приводит к относительно низкому уровню мощности разряда, требуемого для того, чтобы поддерживать плотность плазмы приблизительно в 10 13 см -3 в нейтрализаторе 170.

Рекуперация энергии

Существуют объективные причины достижения высокой эффективности использования мощности в наших условиях. Прежде всего, это следующее: относительно небольшой ток пучка ионов и рассеяние при низкой энергии. В рассматриваемой схеме, при использовании плазменных или парообразных металлических мишеней можно ожидать, что остаточный ток ионов должен составлять ~3 A после нейтрализатора. Эти потоки отведенных ионов с положительным либо с отрицательным зарядом должны отклоняться через отклоняющий магнит 180 к двум рекуператорам энергии, по одному для положительных и отрицательных ионов, соответственно. Проведены численные моделирования замедления этих остаточных пучков отведенных ионов типично с энергией в 1 МэВ и 3A в прямых преобразователях в рекуператорах без компенсации пространственного заряда. Прямой преобразователь преобразует существенную часть энергии, содержащейся в остаточном пучке отведенных ионов, непосредственно в электричество и подает остальную часть энергии в качестве высококачественного тепла для включения в тепловой цикл. Прямые преобразователи соответствуют конструкции электростатического многоапертурного замедлителя, вследствие чего последовательные секции заряженных электродов формируют продольные пробойные поля и поглощают кинетическую энергию ионов.

Фиг.17 показывает результаты двумерных вычислений замедления пучка ионов в преобразователе. Из представленных вычислений следует, что замедление пучка ионов с энергией в 1 МэВ до энергии в 30 кэВ вполне осуществимо, так что может быть получено значение коэффициента рекуперации в 96-97%.

Предыдущие попытки разработки инжекторов пучка нейтральных частиц с высоким уровнем мощности на основе отрицательных ионов проанализированы, чтобы раскрывать критические проблемы, до сих пор мешающие достижению инжекторов со стабильной работой в установившемся режиме ~1 МэВ и мощностью в несколько МВт. Из самых важных выделим следующие:

Управление слоем цезия, а также потерями и повторным осаждением (управление температурой и т.д.)

Оптимизация поверхностного формирования отрицательных ионов для вытягивания

Разделение совместно протекающих электронов

Негомогенность профиля ионного тока в плазменной сетке вследствие внутренних магнитных полей

Низкая плотность ионного тока

Ускорители усложняются, и множество новых технологий по-прежнему разрабатывается (способность удержания низкого напряжения, крупные изоляторы и т.д.)

Обратное протекание положительных ионов

Усовершенствованные технологии нейтрализаторов (плазмы, фотонов) не демонстрируются в релевантных условиях

Преобразование энергии не проработано в достаточной степени

Блокирование пучка в тракте

Инновационные решения проблем, предусмотренных в данном документе, могут быть группированы согласно системе, с которой они соединяются, а именно источник отрицательных ионов, вытягивание/ускорение, нейтрализатор, энергетические преобразователи и т.д.

1.0 Источник 110 отрицательных ионов:

1.1. Поддерживается повышенная температура внутренних стенок плазменного бокса 115 и плазменных формирователей 113 (150-200°C), чтобы предотвращать накопление цезия на их поверхностях.

Повышенная температура:

Предотвращает неуправляемое высвобождение цезия вследствие десорбции/распыления и снижения его проникновения в ионную оптическую систему (сетки 111),

Уменьшает абсорбцию и рекомбинацию атомов водорода в слое цезия на стенках,

Уменьшает потребление и отравление цезия.

Чтобы достигать этого, высокотемпературная текучая среда циркулирует через все компоненты. Температура поверхностей дополнительно стабилизируется через управление с активной обратной связью, т.е.: тепло отводится или добавляется в ходе работы в CW-режиме и в переходных режимах. В отличие от этого подхода, все другие существующие и запланированные инжекторы пучка используют пассивные системы с водяным охлаждением и тепловыми пробоями между охлаждающими трубками и корпусами горячего электрода.

1.2. Цезий подается через распределительный коллектор непосредственно на поверхность плазменных сеток 111, а не в плазму. Подача цезия через распределительный коллектор:

Обеспечивает управляемую и распределенную подачу цезия в течение всего времени активации пучка,

Предотвращает недостаток цезия типично вследствие блокирования посредством плазмы,

Снижает высвобождение цезия из плазмы после его накопления и разблокировки в ходе длительных импульсов.

В отличие от этого, существующие источники ионов подают цезий непосредственно в разрядную камеру.

2.0 Предускоритель 111 (100 кэВ):

2.1. Магнитное поле, используемое для того, чтобы отклонять совместно вытягиваемые электроны в областях вытягивания и предварительного ускорения ионов, формируется посредством внешних магнитов, а не посредством магнитов, встроенных в корпус сетки, как выполнено в предшествующих конструкциях:

Линии магнитного поля в промежутках высокого напряжения между сетками являются полностью вогнутыми в направлении отрицательно смещенных сеток, т.е. в направлении плазменной сетки в вытягивающем промежутке и в направлении вытягивающей сетки в предварительно ускоряющем промежутке. Вогнутость линий магнитного поля в направлении отрицательно смещенных сеток предотвращает появление локальных ловушек Пеннинга в промежутках высокого напряжения и улавливание/размножение совместно вытягиваемых электронов, что может происходить в конфигурациях со встроенными магнитами.

Электроды ионной оптической системы (IOS) (сетки 111) без встроенных "низкотемпературных" NIB-магнитов могут быть нагреты до повышенной температуры (150-200°C) и обеспечивают возможность отвода тепла в ходе длительных импульсов посредством использования горячей (100-150°C) жидкости.

Отсутствие встроенных магнитов оставляет свободное место между апертурами излучения сеток и разрешает введение каналов для более эффективного нагрева/охлаждения электродов.

В отличие от этого, предшествующие конструкции используют магниты, встроенные в тело сетки. Это приводит к созданию статических магнитоэлектрических ловушек в промежутках высокого напряжения, которые улавливают и увеличивают совместно вытягиваемые электроны. Это может приводить к значительному снижению тока вытягиваемого пучка. Это также препятствует работе в режиме повышенной температуры, как и надлежащей производительности нагрева/охлаждения, что является критичным для работы в режиме длительных импульсов.

2.2. Всегда поддерживается повышенная температура всех электродов ионной оптической системы (сетки 111) (150-200°C), чтобы предотвращать накопление цезия на их поверхностях и повышать интенсивность высокого напряжения вытягивающих и предварительно ускоряющих промежутков. В отличие от этого в традиционных конструкциях электроды охлаждаются посредством воды. Электроды имеют повышенные температуры, поскольку существуют тепловые пробои между охлаждающими трубками и телами электрода, и отсутствует активная обратная связь.

2.3. Начальный прогрев сеток 111 при запуске и отвод тепла в течение фазы активации пучка выполняется посредством пропускания горячей жидкости с управляемой температурой через внутренние каналы в сетках 111.

2.4. Газ дополнительно накачивается из предварительно ускоряющего промежутка через пространство сбоку и большие отверстия в держателях сетки, чтобы снижать давление газа вдоль линии пучка и задерживать обдирку отрицательных ионов и формирование/размножение вторичных частиц в промежутках.

2.5. Включение положительно смещенных сеток 111 используется для того, чтобы отталкивать обратно протекающие положительные ионы.

3.0 Ускоритель 150 высокого напряжения (1 МэВ):

3.1. Ускоритель 150 высокого напряжения не связан непосредственно с источником ионов, а отделен от источника ионов посредством переходной зоны (линии транспортировки пучка низкой энергии - LEBT 205) с отклоняющими магнитами 130, вакуумными насосами и цезиевыми ловушками. Переходная зона:

Перехватывает и удаляет большинство совместно протекающих частиц, включающих в себя электроны, фотоны и нейтральные частицы из пучка,

Откачивает газ, выделяющийся из источника 110 ионов, и предотвращает достижение им ускорителя 150 высокого напряжения,

Предотвращает вытекание цезия из источника 110 ионов и проникновение в ускоритель 150 высокого напряжения,

Предотвращает поступление электронов и нейтральных частиц, формируемых посредством обдирки отрицательных ионов, в ускоритель 150 высокого напряжения.

В предшествующих конструкциях источник ионов непосредственно соединен с ускорителем высокого напряжения. Это приводит к подверженности ускорителя высокого напряжения тому, что газ, заряженные частицы и цезий вытекают из источника ионов и втекают в него. Эти сильные помехи уменьшают способность удержания напряжения ускорителя высокого напряжения.

3.2. Отклоняющие магниты 130 в LEBT 205 отклоняют и фокусируют пучок по оси ускорителя. Отклоняющие магниты 130:

Компенсируют все смещения и отклонения пучка во время транспортировки через магнитное поле источника 110 ионов,

Смещение между осями предускорителя и ускорителя 111 и 150 высокого напряжения уменьшает поступление совместно протекающих частиц в ускоритель 150 высокого напряжения и предотвращает обратное протекание сильноускоренных частиц (положительных ионов и нейтральных частиц) в предускоритель 111 и источник 110 ионов.

В отличие от этого предшествующие системы не имеют физического разделения между стадиями ускорения и, как следствие, не предоставляют возможность осевых смещений, как показано в данном документе.

3.3. Магниты линии 205 пучка низкой энергии фокусируют пучок на входе одноапертурного ускорителя 150:

Фокусировка пучка способствует гомогенности пучка, поступающего в ускоритель 150, по сравнению с системами на основе многоапертурной сетки.

3.4. Применение одноапертурного ускорителя:

Упрощает системное совмещение и фокусировку пучка

Способствует откачке газа и удалению вторичных частиц из ускорителя 150 высокой энергии

Уменьшает потери пучка на электродах ускорителя 150 высокой энергии.

3.5. Магнитные линзы 230 используются после ускорения, чтобы компенсировать перефокусировку в ускорителе 150 и образовывать квазипараллельный пучок.

В традиционных конструкциях, нет средств для фокусировки пучка и отклонения, за исключением самого ускорителя.

4.0. Нейтрализатор 170:

4.1. Плазменный нейтрализатор на основе многоострийной системы удержания плазмы с постоянными магнитами сильных полей на стенках;

Повышает эффективность нейтрализации,

Минимизирует общие потери инжектора пучка нейтральных частиц.

4.2. Фотонный нейтрализатор - фотонная ловушка на основе цилиндрического резонатора со стенками с высокой степенью отражения и откачки с помощью лазеров с высокой эффективностью:

Дополнительно повышает эффективность нейтрализации,

Дополнительно минимизирует общие потери инжектора пучка нейтральных частиц.

Эти технологии никогда не рассматривались для применения в серийных инжекторах пучка нейтральных частиц.

5.0. Рекуператоры:

5.1. Применение рекуператора(ов) остаточной энергии ионов:

Повышает общую эффективность инжектора.

В отличие от этого рекуперация вообще не предвидится в традиционных конструкциях.

Библиографический список

L. W. Alvarez, Rev. Sci. Instrum. 22, 705 (1951 год).

R.Hemsworth et al., Rev. Sc. Instrum., том 67, стр. 1120 (1996 год).

Capitelli M. и Gorse C., IEEE Trans on Plasma Sci, 33, номер 6, стр. 1832-1844 (2005 год).

Hemsworth R. S., Inoue T., IEEE Trans on Plasma Sci, 33, номер 6, стр. 1799-1813 (2005 год).

B. Rasser, J. van Wunnik и J. Los, Surf. Sci. 118 (1982), стр. 697 (1982 год).

Y. Okumura, H. Hanada, T. Inoue et al. AIP Conf. Proceedings # 210, Нью-Йорк, стр. 169-183 (1990 год).

O. Kaneko, Y. Takeiri, K. Tsumori, Y. Oka и M. Osakabe et al., "Engineering prospects of negative-ion-based neutral beam injection system from high power operation for the large helical device", Nucl. Fus., том 43, стр. 692-699, 2003 год.

Хотя изобретение допускает различные модификации и альтернативные формы, его конкретные примеры показаны на чертежах и подробно описаны в данном документе. Все ссылки определенно полностью содержатся в данном документе. Тем не менее, следует понимать, что изобретение не ограничено конкретными раскрытыми формами или способами, а наоборот, изобретение должно охватывать все модификации, эквиваленты и альтернативы, попадающие в пределы сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.

1. Инжектор пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов, содержащий:

ускоритель, включающий в себя предускоритель и ускоритель высокой энергии, при этом предускоритель является электростатическим предускорителем на основе многоапертурной сетки в источнике ионов, и ускоритель высокой энергии пространственно отделен от источника ионов, и

нейтрализатор, при этом источник ионов, ускоритель и нейтрализатор выполнены с возможностью формирования пучка нейтральных частиц с мощностью 5 МВт.

2. Инжектор по п. 1, в котором источник ионов, ускоритель и нейтрализатор выполнены с возможностью формирования пучка нейтральных частиц с энергией в диапазоне 0,50-1,0 МэВ.

3. Инжектор по п. 1, в котором источник ионов выполнен с возможностью формирования пучка отрицательных частиц на 9 А.

4. Инжектор по п. 1, в котором ионы из источника ионов предварительно ускоряются посредством предускорителя до 120 кВ перед инжекцией в ускоритель высокой энергии.

5. Инжектор по п. 1, дополнительно содержащий пару отклоняющих магнитов, размещенных между предускорителем и ускорителем высокой энергии, при этом пара отклоняющих магнитов предоставляет возможность пучку из предускорителя смещаться с оси перед поступлением в ускоритель высокой энергии.

6. Инжектор по п. 5, в котором источник ионов включает в себя плазменный бокс и плазменные формирователи.

7. Инжектор по п. 6, в котором внутренние стенки плазменного бокса и плазменных формирователей поддерживаются при повышенной температуре 150-200°С, чтобы предотвращать накопление цезия на их поверхностях.

8. Инжектор по п. 7, в котором плазменный бокс и формирователи включают в себя коллекторы и проходы для текучих сред для циркуляции высокотемпературной текучей среды.

9. Инжектор по п. 1, дополнительно содержащий распределительный коллектор для прямой подачи цезия на плазменные сетки ускорителя.

10. Инжектор по п. 1, в котором предускоритель включает в себя внешние магниты, чтобы отклонять совместно вытягиваемые электроны в областях вытягивания и предварительного ускорения ионов.

11. Инжектор по п. 1, дополнительно содержащий систему откачки, чтобы откачивать газ из промежутка предварительного ускорения.

12. Инжектор по п. 9, в котором плазменные сетки положительно смещены, чтобы отталкивать обратно протекающие положительные ионы.

13. Инжектор по п. 1, в котором ускоритель высокой энергии пространственно отделен от источника ионов посредством переходной зоны, содержащей линию транспортировки пучка низкой энергии.

14. Инжектор по п. 13, в котором переходная зона включает в себя отклоняющие магниты, вакуумные насосы и цезиевые ловушки.

15. Инжектор по п. 14, в котором отклоняющие магниты отклоняют и фокусируют пучок по оси ускорителя высокой энергии.

16. Инжектор по п. 1, дополнительно содержащий магнитные линзы после ускорителя, чтобы компенсировать перефокусировку в ускорителе и формировать параллельный пучок.

17. Инжектор по п. 1, в котором нейтрализатор включает в себя плазменный нейтрализатор на основе многореберной системы удержания плазмы с постоянными магнитами сильных полей на стенках.

18. Инжектор по п. 4, в котором нейтрализатор включает в себя фотонный нейтрализатор на основе цилиндрического резонатора со стенками с высокой степенью отражения и откачки с помощью лазеров высокой эффективности.

19. Инжектор по п. 1, в котором нейтрализатор включает в себя фотонный нейтрализатор на основе цилиндрического резонатора со стенками с высокой степенью отражения и откачки с помощью лазеров высокой эффективности.

20. Инжектор по п. 1, дополнительно содержащий рекуператор остаточной энергии ионов.

21. Инжектор по п. 4, дополнительно содержащий рекуператор остаточной энергии ионов.

22. Инжектор пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов, содержащий:

источник ионов, выполненный с возможностью формировать пучок отрицательных ионов,

ускоритель, включающий в себя предускоритель и ускоритель высокой энергии, при этом предускоритель размещен в источнике энергии, а ускоритель высокой энергии пространственно отделен от источника ионов, и

нейтрализатор, связанный с источником ионов.

23. Инжектор пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов, содержащий:

источник ионов, выполненный с возможностью формировать пучок отрицательных ионов и содержащий плазменный бокс и плазменные формирователи, при этом внутренние стенки плазменного бокса и плазменных формирователей поддерживаются при повышенной температуре 150-200°С, чтобы предотвращать накопление цезия на их поверхностях,

ускоритель, оперативно связанный с источником ионов, и

нейтрализатор, оперативно связанный с источником ионов.

Похожие патенты:

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в атомно-лучевых стандартах частоты на пучках атомов рубидия или цезия. Зеемановский замедлитель атомного пучка содержит источник атомного пучка, соленоид, предназначенный для формирования неоднородного магнитного поля, воздействующего на проходящий через него атомный пучок, а также оптически связанные источник встречного оптического излучения и акустооптический модулятор, предназначенные для формирования прямого и смещенных лучей, воздействующих на проходящий через соленоид атомный пучок. // 2515523

Изобретение относится к ядерным технологиям, в частности к получению моноэнергетических нейтронов с низкой энергией. Заявленный способ включает облучение пучком протонов с энергией, превышающей 1,920 МэВ, нейтроногенерирующей мишени, при этом пучок моноэнергетических нейтронов формируют из нейтронов, распространяющихся в направлении, обратном направлению распространения пучка протонов.

Изобретение относится к средствам дозирования сыпучего материала в виде твердых шариков, в частности шариков из замороженных ароматических углеводородов, и предназначено для подачи рабочего вещества (шариков) в пневматический тракт с холодным газом гелия для последующей доставки их в камеру холодного замедлителя быстрых нейтронов интенсивного источника (ядерного реактора или нейтронопроизводящей мишени ускорителя).

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам рентгеновской фазоконтрастной визуализации. Система содержит источник рентгеновского излучения, схему детектирования и схему решеток. Схема детектирования содержит по меньшей мере восемь линейно-параллельных блоков, расположенных в первом направлении, продолжающихся линейно в перпендикулярном направлении. Источник рентгеновского излучения, схема детектирования и схема решеток выполнены с возможностью осуществления перемещения в отношении объекта в направлении сканирования, при этом направление сканирования параллельно первому направлению. Схема решеток содержит конструкцию фазовой решетки, установленную между источником и детектором, и конструкцию решетки анализатора, установленную между конструкцией фазовой решетки и схемой детектирования. Конструкции фазовой решетки и решетки анализатора имеют множество соответствующих линейных решеток. Первые части фазовых решеток и решеток анализатора имеют щели в первом направлении, вторые части фазовых решеток и решеток анализатора имеют щели во втором направлении, отличном от первого. При этом по меньшей мере четыре смежные линии линейных детекторных блоков связаны с первыми фазовыми решетками и решетками анализатора и по меньшей мере четыре смежные линии линейных детекторных блоков связаны со вторыми фазовыми решетками и решетками анализатора, и для осуществления перемещения решетки остаются зафиксированными относительно друг друга и относительно схемы детектирования. Способ осуществляется посредством системы. Машиночитаемый носитель хранит инструкции для управления системой посредством способа. Использование изобретений позволяет расширить арсенал технических средств для рентгеновской фазоконтрастной визуализации объекта. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к формирователю пучка с опцией поляризатора для установки малоуглового рассеяния нейтронного пучка. В заявленной установке предусмотрена компактная конструкция поляризатора за счет того, что пластины из слабопоглощающего нейтроны материала выполнены в виде ломаных асимметричных каналов, образующих стопку из "N" каналов. Технический результат - обеспечение компактности установки, упрощение ее эксплуатации как для исследования немагнитных, так и магнитных образцов, с высокой поляризацией пучка и высоким коэффициентом пропускания нейтронов основной спиновой компоненты, охватывает диапазон длин волн λ=4.5÷20 Å. 15 ил.

Изобретение относится к области формирования пучка нейтральных частиц, используемых при исследованиях, в области термоядерного синтеза, обработки материалов. Инжектор пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов, содержащий источник ионов, ускоритель и нейтрализатор для того, чтобы формировать пучок нейтральных частиц приблизительно в 5 МВт с энергией приблизительно в 0,50-1,0 МэВ. Ионы, сформированные посредством источника ионов, предварительно ускоряются перед инжекцией в ускоритель высокой энергии посредством электростатического предускорителя на основе многоапертурной сетки, который используется для того, чтобы вытягивать пучки ионов из плазмы и ускорять до некоторой доли требуемой энергии пучка. Пучок из источника ионов проходит через пару отклоняющих магнитов, которые предоставляют возможность пучку смещаться по оси перед поступлением в ускоритель высокой энергии. После ускорения до полной энергии пучок поступает в нейтрализатор, в котором он частично преобразуется в пучок нейтральных частиц. Оставшиеся виды ионов разделяются посредством магнита и направляются в преобразователи электростатической энергии. Пучок нейтральных частиц проходит через запорный клапан и поступает в плазменную камеру. Технический результат - повышение производительности формирования пучка нейтральных частиц. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 18 ил., 1 табл.

Гашишная наркомания

Наркотическое действие возникает, как при приеме внутрь, так и при курении конопли. Имеется несколько названий наркотик - гашиш, марихуана, шаш, банг, харас - травка.

При употреблении конопли наблюдаются расстройства внимания, «одурманенность, подлинность поведения с неадекватным, безудержным смехом, болтливостью, стремлением к движению (пританцовывают, подпрыгивают). Возникает шум и звон в ушах, повышается аппетит. Появляются тенденции к агрессивным действиям из соматических проявлений отмечается на лице: мраморность бледный носогубный треугольник, инъецированные конъюнктивы. Отмечается учащение пульса (100 уд/мин и более), сухость во рту. Зрачки расширены, реакция их на свет ослаблена.

При употребление высоких доз препаратов кокоина возникает состояние возбуждения, зрительные иногда слуховые галлюцинации. Такое состояние может напоминать острый приступ шизофрении.

Опьянение при курении марихуаны продолжается 2-4 часа, при приеме гашиша внутрь 5-12 часов. Признаки физической зависимости выражены в виде раздражительности и нарушение сна, потливости и тошноты.

Психическая зависимость от препарата достаточная сильная.

При хроническом употреблении препаратов конопли наступает депрессия личности со снижением интереса к окружающему, инициативность и пассивность. Снижаются интеллектуальные способности, возникают грубые поведенческие нарушения с частыми асоциальными поступками. Высокая частота правонарушений в состоянии опьянения. Гашишная наркомания является «входными воротами» наркомании. Лица употребляющие коноплю довольно быстро переходят на другие чрезвычайно опасные наркотики.

Крек

Существует также производное кокаина - крек , который по своему действию намного сильнее кокаина. После специальной обработки кокаина получают пластинки очень похожие на лепестки цветов. Их обычно измельчают и курят. При курении крек очень быстро проникает в организм через систему кровеносных сосудов легких. Попадая в кровеносную систему легких крек в несколько раз быстрее, чем порошок кокаина, который вдыхается через нос, проникает в мозг человека. Гамма ощущений и комплекс опьянения наступает даже быстрее, чем при внутривенном введении.

Всякое употребление наркотиков приносит организму человека невосполнимый урон. Они разрушают нервную систему человека и вызывают такие симптомы как глухота, бред, нарушение системы пищеварения. Кроме того, наркоманы, обычно становятся импотентами.

Насвай

Насвай (насыбай, нас, нац, нос, айс, нацик) — вид некурительного табачного изделия, традиционный для Центральной Азии .

Основными составляющими насвая являются табак и щёлочь (гашёная известь). В состав также может входить: гашённая известь (вместо извести может использоваться куриный помёт или верблюжий кизяк), компоненты различных растений, масло. Для улучшения вкуса в насвай иногда добавляют приправы. Официально «насвай» это табачная пыль, смешанная с клеем, известью, водой или растительным маслом, скатанная в шарики. В Средней Азии, где насвай пользуется огромной популярностью, рецепты его приготовления разные, и часто табачная пыль в смеси вообще отсутствует. Ее заменяют более активными компонентами.

Насвай закладывают в рот, стараясь не допустить попадания на губы, которые в таком случае покрываются волдырями. Проглоченные слюна или крупинки зелья могут вызвать тошноту, рвоту и понос, что также весьма неприятно. А полученное удовольствие — легкое головокружение, покалывание в руках и ногах, помутнение в глазах — длится не более 5 минут. В основном причиной закладывания насвая подростки называют то, что после него не хочется курить.

Насвай, воздействие: лёгкое головокружение, покалывание в руках и ногах, помутнение в глазах.

Насвай, побочные эфекты.

Потребление насвая может привести к зависимости и дальнейшим физическими отклонениями в работе организма и своеобразными ощущениями, такими как: вегетативные нарушениям, потливости, ортостатический коллапс (состояние, при резком изменении положения тела, человек испытывает головокружение, темнеет в глазах), обморочное состояние, повышенный риск развития редких онкологических заболеваний, заболевания зубов, заболевания слизистой ротовой полости, заболевания слизистой пищевода.

Насвай, краткосрочное воздействие

Сильное местное жжение слизистой ротовой полости, тяжесть в голове, а позднее и во всех частях тела, апатия, резкое слюноотделение, головокружение, расслабленность мышц. Некоторые предполагают, что воздействие насвая может проявляться в меньшей степени у тех, кто имеет опыт курения табака, но это не так. Насвай не заменит курение сигарет. Те кто долго употребляют насвай, перестают замечать такие проявления, как жжение, неприятный запах и вкус этого странного зелья. Но, вероятно, именно тогда запах становится очевидным для всех окружающих.

Потребители также предупреждают новичков о том, что нельзя сочетать насвай с алкоголем в силу непредсказуемости эффектов. Употребляя насвай, очень легко получить дозу от которой может резко стать не посебе, и даже можно потерять сознание, так как очень трудно рассчитать свою дозу.

Насвай долгосрочные последствия потребления

1. По данным узбекских онкологов, 80% случаев рака языка, губы и других органов полости рта, а также гортани были связаны с тем, что люди употребляют насвай. Насвай - это стопроцентная вероятность заболеть раком.

3. Садоводы знают, что будет с растением, если его полить неразбавленным раствором куриного помета: оно "сгорит". Врачи подтверждают, что то же самое происходит в организме человека, употребляющего насвай, страдают в первую очередь слизистая рта и желудочно-кишечный тракт. Длительный прием насвая может привести к язве желудка.

4. Поскольку основным действующим веществом насвая является табак, развивается та же никотиновая зависимость. Эта форма табака более вредна, чем курение сигарет, т.к. человек получает большую дозу никотина, особенно в связи с воздействием извести на слизистую оболочку pотовой полости. Насвай вызывает сильную наркотическую зависимость.

5. Наркологи считают, что в некоторые порции насвая могут добавляться иные наркотические вещества, помимо табака. Таким образом, развивается не только никотиновая зависимость, но также и зависимость от других химических веществ.

6.Насвай можно отнести к числу психотропных веществ. Его употребление подростками отражается на их психическом развитии - снижается восприятие и ухудшается память, дети становятся неуравновешенными. Потребители сообщают о проблемах с памятью, постоянном состоянии растерянности. Следствиями употребления становятся изменение личности подростка, нарушение его психики в итоге деградация личности.

7. У детей употребление насвая очень быстро переходит в привычку, становится нормой. Вскоре подростку хочется уже более сильных ощущений. А если подросток покупает для себя насвай с такой же легкостью, как жевательную резинку, то есть вероятность, что в ближайшем будущем он попробует сильные наркотики.

8. Потребители сообщают о разрушении зубов.

9. Употребляя насвай, прекращается выработка спермы, нарушается детородная функция, и шансов на ее восстановление практически нет — Институт медицинских проблем АН. Вред, который причиняет насвай, не зависит от длительности его употребления. Насвай может поразить и сразу, это зависит от индивидуальных особенностей организма.

Спайс

Spice («спайс», K2, в пер. с англ. «приправа», «специя») — один из брендов синтетических курительных смесей, поставляемых в продажу в виде травы с нанесённым химическим веществом. Обладает психоактивным действием, аналогичным действию марихуаны. Продажа смесей Spice осуществлялась в странах Европы с 2006 года (по некоторым данным — с 2004) под видом благовоний преимущественно через интернет-магазины. В 2008 году было установлено, что действующим компонентом смесей являются не вещества растительного происхождения, а синтетические аналоги тетрагидроканнабинола

Последствия спайса :

1. Острые психические расстройства - галлюцинации, приступы панических атак, раздражение, злоба, вечная депрессия;
2. С каждым днем ухудшающееся состояние - основной вред спайс наносит головному мозгу;
3. Серьезные нарушения моторики и вестибулярного аппарата, которые выражаются в гримасах на лице, танцующей походке и искажении речи, как будто у человека свело скулы;
4. Полное отсутствие аппетита и сна, больной высыхает на глазах.

Читая о последствиях, которые происходят со всеми спайсовыми наркоманами, многие больные при этом думают, что с ними это не случится, или случится, но не сразу, а когда-нибудь в далеком будущем. Это самое распространенное заблуждение. Все это не просто случится очень скоро, оно происходит уже прямо сейчас, с самой первой дозы и с каждой новой затяжкой человек превращается в овощ. Степень своего окоченения каждый выбирает сам.

Вред от спайса. То, что спайс вызывает серьезные повреждения психики, уже доказали не только наркологи, но и популярные видео спайсовых наркоманов, распространяющихся в социальных сетях и блогах Екатеринбурга. Зрелище поистине страшное.

Самый высокий процент самоубийств зафиксирован среди спайсовых наркоманов. При этом подростки до момента курения явно не собирались прощаться с жизнью. Каким образом спайс заставляет человека пойти на этот шаг неизвестно. Некоторые пациенты признаются, что под спайсом они чувствуют в себе способность управлять миром и верят в собственное бессмертие.

Наркологи отмечают еще одну губительную особенность новых курительных смесей. Длительное воздержание от курения спайса, подобно кодированию при алкоголизме, чревато сильнейшим срывом, при котором даже возможна передозировка.

Симптомы передозировки могут появиться через 10-15 минут после курения, чаще недомогание выражено внезапно появившейся тошнотой, бледностью кожных покровов, человек ощущает острую нехватку кислорода в результате которой может случиться обморок. Если срочно не вызвать скорую помощь из-за остановки дыхания возможен даже летальный исход.

Стадии зависимости от спайса:

Первая доза. Начальный этап, на котором происходит знакомство с наркотиком. Новый наркотик спайс воспринимается как показатель взрослости и крутизны. Подростки еще даже не подозревают, какой драматический финал их ждет.

Экспериментальный период. Насладившись несколько раз тем, что дают, наркоман начинает пробовать смешивать курительные смеси, попутно увеличивая дозу.

Курение спайса становится частью повседневной жизни. Однако, на этом этапе, человек еще не задается вопросом, как бросить курить спайс, пока ему кажется, что это нормально и даже здорово.

Переломный момент. Вскоре обязательно наступает день, когда нет возможности достать курительные миксы. Больному требуется снятие ломки. В этот момент он понимает, что отныне он не в силах контролировать свою зависимость, и ему необходима наркологическая помощь.

Час расплаты. Появляются первые серьезные последствия употребления спайса. В первую очередь курительный спайс атакует мозг и нервную систему. За считанные месяцы он просто высушивает мозг, пропадает память, путаются мысли, пациент переживает постоянную ломку, и даже если вызвать врача, он не сможет полностью купировать тяжелое состояние. Лечение наркомании на этой стадии зависимости может быть эффективным только в реабилитационном центре.

На металлической лестнице под электричеством слева найдите труп Пенни Теннисон .

Поднимитесь по лестнице справа. Справа будет медицинский отсек. В нём вы сможете найти 1 нейромод . Разбейте гипс, преграждающий путь в уборную, и обыщите труп Элтона Вебера .

Секрет . На трупе Вебера будет записка про тайник в холле около спасательных капсул. Когда спуститесь на гравилифте вниз, то идите в проход за ним, ведущий к капсулам. В этом проходе есть турель. В углу найдите место, где можно спуститься под металлический пол (туда ещё уходит труба). Спустившись, найдите в стене нишу с открытым тайником.

Тайник в коридоре перед отсеком со спасательными капсулами.

Выйдите в коридор рядом и найдите 4 трупа – Ари Люднарта, Аугусто Вера, Кэрола Сайкса, Эрики Тиг с запиской (код от сейфа в кабинке службы безопасности «5298» ) и транскриптором «Реммер сам не свой» .

Ключ-карта от кабинета службы безопасности находится неподалёку. Напротив двери в этот кабинет есть люк. Заберитесь в него и найдите такой же в полу впереди. Спрыгните вниз и на полу отыщите ключ-карту . Открыв дверь в кабинет службы безопасности, введите пароль на сейфе и получите несколько предметов. Загрузите карту сектора с терминала, а также прочитайте последнее письмо «Пропавший инженер».

Пройдите через комнату обеззараживания в зал управления фильтрацией воздуха. Наверху пройдите в соответствующую комнату и с панели заберите транскриптор Жанна Форэ «Тут что-то есть» . Снаружи отыщите терминал напротив работающих вентиляторов и обыщите труп Алана Бьянки .

Транскриптор Жанны Форэ.

Следуйте в коридор позади лифта, где стоит сломанная турель. Пройдите к капсулам и убейте фантома, являющегося Кирком Реммером . Заберите его браслет-маячок и транскриптор «Отказ спасательной капсулы» . Здесь же лежит труп Умы Исака . Отремонтируйте пульт около правой дальней спасательной капсулы и откройте. Внутри будет мимик и труп Анжелы Диас .

Трупы Анона Лао и Хэнка Мейджорса можно найти около капсул слева. Внутри средней капсулы слева найдите труп Эмили Картер с транскриптором «Вытрезвитель» . Так начнётся дополнительный квест «Вытрезвитель», в результате которого вы отыщите труп Прайса Бродвея (читайте в отдельной статье по побочным заданиям).

Идите в противоположную часть от гравилифта и найдёте труп Райи Лейруат . Сверните налево на водоочистную станцию и при входе найдите труп Синтии Дрингас . Слева под лестницей лежит труп Роджера Мея . Труп Кейна Росито находится в правой части – прижат контейнером. Свет на территории водоочистной станции включается на терминале в самом начале помещения, около трупа Райи Лейруат.

Поднимитесь наверх и пройдите через комнату с двумя терминалами. Выйдите через другую дверь и найдите на мостике труп Пабло Майерса .

Внутри комнаты в правом дальнем углу (наверху) найдите труп Джонни Брангена . Чтобы туда попасть, поднимитесь на самый верх лестницы от предыдущего трупа, запрыгните на оборудование и спуститесь на синюю трубу. С неё прыгните к заднему входу.

Труп Макса Вайгель-Гетца найти непросто. Идите назад в холл жизнеобеспечения и встаньте около гравилифтов. Спрыгните вниз через ограду слева, чтобы приземлиться на трубу, где и находится труп. Также вы получите чертёж регулятора воздушной смеси .

Труп Макса Вайгель-Гетца.

После устранения эфирных фантомов обратите внимание на неисправное электрическое соединение. Дуги электричества электрифицировали металлические плиты пола, ведущие к гравилифту. Закройте электрическое соединение с помощью гипса, чтобы временно остановить извергающиеся дуги электричества. Это позволяет подойти к электрическому соединению и провести ремонт. Прежде чем перейти к гравилифту и перейти на электростанцию, найдите время, чтобы исследовать эту область.

Заявки на обслуживание

Дверь в ближайший Заявки на обслуживание повреждена. К счастью, есть другой путь. Разбейте стекло через свой разводной ключ и заберитесь в эту небольшую кабинку. Здесь вы найдете Набор для ремонта костюма чертёж, а также ящик снабжения, содержащий набор для улучшения оружия и пару ЭМ-зарядных устройств. Вы также можете прочитать электронное письмо на терминале Supply Depot.

Медицинский отсек

Поднимитесь по соседней лестнице и поверните направо, чтобы подойти к медицинскому отсеку. Когда вы приближаетесь к дверному проему, на HUD появляется предупреждение о радиации. Там есть гнездо цистоидов, висящих от потолка медицинского отсека. Держите дистанцию и стреляйте в гнездо со входа. Отойдите, когда цистоиды упадут на пол и уничтожьте их из оружия на ваш выбор. Альтернативно, бросьте утилизирующую гратуру, чтобы уничтожить все цистоиды. После цистоидов, пройдите мимо полок, блокирующих вход. Вы можете перемещать полки, если у вас есть способность Подъем III. Но вы также можете подняться на полки, чтобы втиснуться. Внутри вытащите нейромод и «антирад» чертёж, которые находятся на отдельных полках. Если ваше здоровье низкое, разверните медицинский оператор и взаимодействуйте с ним, чтобы полностью пополнить свое здоровье.

Доступ к главному лифту

Выйдите из медицинского отсека и идите за углом вправо, чтобы попасть в этот коридор, ведущий к главному лифту. Здесь вы обнаружите сломанную турель и несколько тел - здесь случилось что-то плохое. Ищите тела для предметов снабжения и боеприпасов. Подберите записку и транскриптор, найденную на теле Эрики Тигг. В заметке показан код сейфа в ближайшем пост охраны, а транскриптор содержит запись с беседой с Сарой Элазар.

Туалет

Разбейте гипс своим разводным ключом и пройдите в соседний туалет. Внутри вы найдете тело Элтона Вебера, а также ГИПС-пушку. Обыщите тело Вебера, чтобы получить патроны 12 калибра чертёж и записку. В заметке упоминается поставка рядом со спасательными капсулами - был Вебер вовлечен в кольцо контрабанды? В любом случае эту поставку стоит исследовать.

Обыщите пол туалета, чтобы найти металлическую решетку. Если вы обладаете способностью Подъем II, вы можете поднять решетку. Кроме того, вы можете использовать способность Подъемное поле, чтобы поднять решетку. Под решеткой находится пропуск на пост охраны в соседнем зале.

Откройте люк обслуживания в туалете и пройдите через соседний канал. Здесь вы найдете запасные части и тело Тобиаса Фроста. Обыщите его тело, чтобы подобрать транскриптор и Инъектор психоактивных частиц. Прослушайте запись на транскрипторе, чтобы активировать новое дополнительное задание.

Пост охраны

Используя пропуск, который вы нашли в туалете, откройте дверь в пост охраны. Войдите в пункт охраны, чтобы загрузить карту жизнеобеспечения. Кроме того, прочитайте электронные письма, в том числе под названием «Пропавший инженер». Затем откройте сейф, используя код, полученный от Эрики Тигг. Сейф содержит две нейромода, пистолет с глушителем чертёж, и боеприпасы для дробовика.

Раздевалка

Спуститесь вниз к фойе и поверните направо, чтобы пройти через камеру обеззараживания, ведущую к Атмосферному Контролю. Выйдя из камеры обеззараживания, поверните направо и пройдите в раздевалку. Здесь вы найдете зараженного Оператора - выстрелите своим шокером «Ошеломитель», прежде чем он вас заметит. Найдите люк обслуживания в раздевалке, частично спрятанной ящиком. Если у вас есть способность Подъем I, вы можете переместить ящик и войти в канал за панелью. Этот канал обеспечивает альтернативный и более скрытый вход в Атмосферный контроль. Ввод контроля атмосферы на данном этапе является необязательным. Но это подходящее время для изучения и устранения врагов.

Апгрейд шокера «Ошеломитель»

Если вы еще этого не сделали, сейчас самое время начать модернизацию шокера «Ошеломитель». В ближайшем будущем вы столкнетесь с растущим числом враждебных операторов. Полностью обновленный шокер «Ошеломитель» - ваш лучший вариант для устранения этих угроз. Вам понадобится способность Оружейник I и Оружейник II, чтобы полностью обновить это оружие. Сосредоточьтесь прежде всего на повышении мощности и дальности оружия. Полностью оснащенный шокер «Ошеломитель» может уничтожить не подозревающих зараженных Операторов одним выстрелом.

Контроль атмосферы

Контроль атмосферы патрулируется двумя зараженными Операторами и двумя термофантомами. Не высовывайтесь избегать обнаружения и охотиться на каждого из этих врагов, вынимая их один за другим - избегайте конфронтации, где вас превосходит численность. Снимите зараженных Операторов с шокер «Ошеломитель». Против термофантомов используйте нуль-волновой глушитель, чтобы свести на нет их способности, прежде чем добивать их из К-лучемета или дробовика.

Управление вентиляторами

После очистки термофантомов и зараженных Операторов, войдите в консоль у задней части комнаты, рядом с телом Алан Бьянки. Эта консоль управляет вентиляторами, ответственными за циркуляцию кислорода по всей станции. Выберите кнопку «Проверить вентиляторы», чтобы выполнить быструю диагностику системы. По-видимому, вентилятор 3 неисправен. Выберите «Fan Controller Interrupt», чтобы временно остановить вентиляторы. Спрыгните к вентиляторам и найдите вентилятор 3 (он забит металлическим прутом). Удалите прут, затем вернитесь на консоль, прежде чем вентиляторы автоматически активируются.

Комната управления уровнем кислорода

Дверь в Комната управления уровнем кислорода заблокирована, но есть несколько альтернативных входов. Самое простое - разбить окно рядом с лестницей. Вы также можете получить доступ к люк-обслуживанию на противоположной стороне комнаты - создать гипсовые ступени, чтобы добраться до панели. Или вы можете просто взломать клавиатуру. Независимо от того, как вы входите, будьте готовы уничтожить зараженного Оператора внутри. Найдите центральную консоль для заметки, содержащей код, для кладовка, расположенной рядом с гравилифт.

Комната управления воздушной фильтрацией

В этом помещении полтергейст. Возьмите транскриптор Жанны Форэ и слушайте запись, ожидая, пока полтергейст покажет себя. В этом помещении также находится четвертый том серии «Покоритель звезд». Когда появится полтергейст, агрессивно атакуйте его из своего дробовика. В комнате не хватает места для полтергейста, чтобы не спрятаться, поэтому не бойтесь стрелять в последнее известное положение - есть хороший шанс, что вы попадете. После того, как полтергейст будет ликвидирован, исследуйте терминал Жанны Форэ, чтобы прочитать электронное письмо. Под функциями вы также можете инициировать последовательность обеззараживания, высасывая весь кислород из Атмосферного контроля - если вы еще не занимались термофантомами, это хороший вариант. Дверь, ведущая в Комнату контроля атмосферы, заблокирована. Вам нужно будет получить пропуск с тела Жанны Форэ в электростанцию.

Гравилифт

Выйдите из Atmosphere Control и переходите к гравилифту, что ведет к более низкому уровню жизнеобеспечения. Когда вы выходите из гравилифта, технопат можно увидеть на расстоянии, движущемся к Водоочистной станции.

Игнорируйте технопата на данный момент и обратите внимание на зараженного Оператора рядом с ближайшим фабрикатором - уничтожьте его с помощью вашего шокера «Ошеломитель», прежде чем он вас обнаружит. Если у вас мало боеприпасов или других предметов снабжения, используйте фабрикатор для пополнения запасов.

Кладовка

Используйте код, полученный из Oxygen Flow Control, чтобы открыть дверь в кладовку рядом с гравилифтом. Шкаф содержит несколько полезных принадлежностей, включая три нейромода, нуль-волновой глушитель чертёж, аптечку, набор для улучшения оружия и несколько приманок для тифонов.

Спасательные капсулы

Оставив кладовку, войдите в коридор, ведущий к спасательным капсулам. Есть секретный тайник, расположенный под металлической дорожкой, оставленный Вебером. Выйдите со стороны дорожки рядом с сломанной турелью, чтобы попасть в пространство под ним. Небольшая ниша здесь содержит дробовик, несколько боеприпасов, чип для психоскопа, и аптечку. Как только вы собрали эти предметы, вернитесь к дорожке - следуйте за белым каналом, ведущим вверх и прыгайте по дорожке. Восстановите сломанную турель и установите в отсеке спасательных капсул.

Спасательные капсулы

Там есть фантом и эфирный фантом, патрулирующие эту область. Пройдите внутрь и разверните турель, не будучи обнаруженным. Поскольку турель открывает огонь по фантомам, присоединяйтесь к борьбе, ударив фантомов с помощью вашего дробовик или К-лучемет. Обыщите останки, чтобы получить транскриптор и некоторые другие материалы. Запись Реммера (спасательная капсула Failure) описывает технические проблемы, возникшие при попытке членов экипажа эвакуироваться с «Талоса-1».

Эта камера заполнена умершими членами экипажа, которые не смогли сбежать с «Талоса-1» из-за какой-то неисправности со спасательными капсулами. Ищите тела на дорожках и в спасательных капсулах для извлечения предметов снабжения.

Доступ к электростанции

Выйдите из отсека спасательных капсул и вернитесь к гравилифту, следуя маркеру путевой точки к электростанции. Будьте готовы заняться зараженным Оператором. Продолжайте продвигаться к электростанции двери... но что-то не так. Сканируйте дверь с помощью своего психоскопа, чтобы обнаружить зараженное устройство. Технопат, которого вы заметили ранее, заблокировал эту дверь, не позволяя вам получить доступ к электростанции. Вам нужно найти технопата и устранить его, прежде чем вы сможете продолжить.

Водоочистная станция

Вернитесь к пересечению, где вы уничтожили зараженного Оператора и подошли к двери в Водоочистую станцию. Эта дверь отключена. Если у вас есть способность Подъем III, вы можете принудительно открыть дверь. В противном случае вам нужно будет найти другой способ. Посмотрите вверх и направо, чтобы увидеть подиум. Поднимитесь по трубам, выстилающим коридор, пока не сможете прыгнуть на этот подиум - будьте готовы заняться другим зараженным Оператором здесь. На подиуме откройте люк обслуживания и пройдите через соседний канал, чтобы попасть в Водоочистую станцию.

Вхождение через канал дает вам тактическое преимущество, позволяющее вам обнаружить технопата, не будучи обнаруженным. Вставьте боеприпасы в свой К-лучемет, затем бросьте ЭМ-заряд вниз на турель технопата. ЭМ-заряд отключает турель и оглушает технопата. Немедленно открывайте огонь с К-лучемета до тех пор, пока технопат не взорвется. Убийство технопата удаляет заражении с двери электростанции. Но прежде чем отправиться на электростанцию, найдите минутку, чтобы исследовать Водоочистую станцию.

Найдите консоль рядом с входом и восстановите электропитание. Затем найдите турель, оставшуюся от технопата и установите ее. Здесь есть несколько врагов, поэтому неплохо иметь турель, прикрывающую вашу спину.

Повернитесь к лестнице у входа и отремонтируйте поврежденное электрическое соединение. Это позволяет вам обыскать тело Роджера Мейра. Вы также можете подняться по лестнице, и пройти на станцию мониторинга.

Станция мониторинга

Подготовьте ЭМ-заряд перед входом на станцию мониторинга (внутри электрофантом). Когда дверь откроется, найдите электрофантома и бросьте ЭМ-заряд к нему, временно лишая его способностей. Уничтожьте электрофантома своим К-лучеметом или дробовиком. Как только электрофантом будет ликвидирован, найдите ящик рядом с терминалом Прайса Бродвея, чтобы получить заметку, содержащую его пароль. Это позволяет получить доступ к его терминалу. На вкладке функций терминала нажмите кнопку «Разблокировать терминал обработки» - это позволяет вам получить доступ к элементам управления. Прочитайте электронные письма о проблеме злоупотребления алкоголем. Пока вы здесь, вы также можете получить доступ к терминалу Абигейл Фой, чтобы прочитать другое электронное письмо.

Лаборатория качества воды

Exit the Станция мониторинга and head for the Лаборатория качества воды. This lab can be accessed via a damaged catwalk (you’ll need to use your ГИПС-пушка to reach it). Alternatively, you can use Мимикрия to slip through the damaged door near the Станция мониторинга. Use your шокер «Ошеломитель» to take out a зараженный Operator inside, then search the lab for supplies, including two нейромоды, a аптечку, and some material blocks.

Переработка отходов

Вернитесь на первый этаж объекта и подходите к помещению Переработка отходов рядом с гравилифтом. Здесь находится электрофантом. Бросьте ЭМ-заряд вниз на электрофантома, затем атакуйте своим К-лучеметом сверху. Как только электрофантом будет устранен, используйте гравилифт и пройдите в камеру.

Доступ на электростанцию

Покиньте водоочистную станцию и перейдите к двери, ведущей к электростанции. После уничтожения технопата, дверь теперь функционирует, позволяя вам свободно пройти.

Электростанция

Фойе

Теперь, когда вы добрались до электростанции, вам нужно найти помещения управления реактором. Екатерина предоставила вам путевую точку. В то же время, ей могла бы пригодиться ваша помощь.

Пост охраны

Пост охраны здесь заполнен гнездами цистоидов. Утилизирующая граната может помочь избавиться от них. Пункт охраны на стенде заблокирован, но вы можете получить к нему доступ, если у вас есть способность Хакер II. Доступ к пункту охраны позволяет загрузить карту электростанции. Вы также можете открыть дверь, ведущую к прилегающему коридору, путем доступа к вкладке «Инженерный контроль» под функциями. Обязательно прочитайте 5-й том серии «Покоритель звезд», пока вы находитесь здесь.

Альтернативный вход

Если вы не хотите взламывать пункт охраны, чтобы разблокировать дверь, откройте люк обслуживания над распределителем операторов. Канал за панелью ведет в тот же коридор, что и дверь.

Гравилифт

Войдите в коридор и ищите тела Бренды Кабреры и Лан Нгуен для припасов. У Лан Нгуен есть транскриптор, содержащий аудиодневник. Там есть большой мимик, так что будьте готовы его обездвижить с вашей ГИПС-пушкой. Отремонтируйте заземляющий резистор рядом с Лан Нгуен и установите его в открытую панель рядом с дверью инженерных офисов. Хотя это не открывает дверь, но восстанавливает питание в офисах, позволяя вам получить доступ к этой области с внешней части станции.

Мониторинг

Перед тем, как спуститься через гравилифт, подходите к комнате мониторинга. В дверном проеме есть неисправное электрическое соединение. Перед тем, как войти, создайте на полу островки гипса, что обеспечит вам изолированный слой. Вбегайте внутрь, встаньте на свои гипсовые ступеньки и немедленно заделайте электрическое соединение гипсом - убедитесь, что у вас есть полное здоровье, прежде чем войти на случай, если вас все же ударит током. Как только электрическое соединение будет покрыто гипсом, выполните необходимый ремонт. Возьмите транскриптор Эммануэля Мендеса и войдите в его терминал, чтобы прочитать пару писем.

В комнате мониторинга находится полтергейст, расположенный в дальнем конце. Центр комнаты частично затоплен, а вода электрифицирована, что препятствует прямому пересечению. Поэтому дождитесь, пока полтергейст ударит вас атакой Подъемное поле. Когда вы поднимаетесь в воздух, пройдите к одному из трубопроводов, проходящих над затопленной частью. Остановитесь на одной из больших консолей в центре комнаты и стреляйте в гнезда цистоидов возле тела Дункана Крассикова. Как только площадь будет очищена от цистоидов, спрыгните к Крассикоффу.

Перед тем, как обыскать Крассикова, разберитесь с полтергейстом и любыми оставшимися цистоидами. Соберите с тела Крассикова нейромод, приманку для тифонов чертёж, и транскриптор. Послушайте аудиодневник на транскрипторе, чтобы получить код от склада деталей. Вы также можете прочитать несколько писем на терминале Мэттью Коннели. Выйдите из Мониторинга и войдите в гравилифт для доступа к Камере с теплоносителем.

Камера с теплоносителем

Звук стрельбы можно услышать, когда вы входите в камеру с теплоносителем - дву турели атакуют мимиков и фантомов уровнем ниже. Оставайтесь на верхнем уровне и бросьте приманку для тифонов вниз, прямо перед туреля. Приманка для тифонов привлекает мимиков, давая турелям четкую цель. Среди врагов также фантом и электрофантом. Бросьте ЭМ-заряд на электрофантома, затем уничтожьте обоих тифонов из К-лучемета.

Склад деталей

Используйте код, извлеченный из транскриптора Дункана Крассикова, чтобы открыть дверь на Склад деталей - вход расположен на верхнем уровне. Будьте осторожны - внутри много мимиков. На полках имеется несколько заземляющих резисторов. Если вы не смогли исправить сломанный заземляющий резистор в коридоре с гравилифтом, то используйте один из них, чтобы вернуться и восстановить электропитание.

Пройдите через отверстие в полу, чтобы получить доступ к нижнему уровню. Здесь вы найдете турель и уничтоженного оператора. Обыщите его, чтобы собрать боеприпасы.

Дверь - Камера с теплоносителем

Дверь, ведущая к реактору, заблокирована. Екатерина предлагает найти пропуск поблизости. Используйте свою ГИПС-пушку, чтобы потушить огонь с левой стороны двери и обнаружить тело Талии Брукс. Обыщите ее, чтобы найти пропуск от запертой двери, а также нейромод, чертёж боеприпасов для К-лучемета и транскриптор.

Станция контроля

Внутри будьте готовы встретиться с фантомом. Екатерина прячется в офисе справа, вместе с тремя нейромодами и парочкой приманок для тифонов. Вы также можете взломать терминал Лан Нгуена, чтобы прочитать пару писем.

Медицинский отсек

Если вы плохо себя чувствуете, посетите медицинский отсек. Это хорошая идея, чтобы полностью излечиться, прежде чем пройти к реактору.

Реактор

Используйте гравилифт, чтобы получить доступ к реактору. Вы входите на верхний этаж этой массивной камеры. Перед тем, как подойти к диспетчерской, пройдите по подиуму вправо, направляясь к лифту обслуживания. Хорошее время для поиска Жанны Форэ, пропавшего инженера из жизнеобеспечения.

Выйдите из воздуховода и используйте свою силовую систему, чтобы спуститься. Здесь вы найдете тело Николаса Стиллуотера. Обыщите его, чтобы получить нейромод и пропуск к реактору. Это дает вам доступ к комнате управления реактором. Рядом с его телом есть дивертер. Эта деталь пригодится для ремонта реактора.

Перед тем, как войти в помещение управления реактором, найдите минутку, чтобы исследовать первый этаж. Здесь находятся утилизатор и фабрикатор. Обе машины повреждены, но могут быть отремонтированы. Найдите гравилифт в углу и выполните ремонт. Это позволит вам быстро выбраться из этого места, как реактор снова заработает.

Камера хранения

Запертая клетка-хранилище находится на этом, самом нижнем уровне реактора. Запертую дверь можно хакнуть, либо используйте Мимикрию, чтобы превратить себя в маленький объект и проскользнуть через небольшое отверстие в клетке, прямо справа от двери. Код вы также можете получить позже от Екатерины. В этой комнате четыре турели, а также набор для улучшения оружия и дивертер для ремонта реактора.

Возьмите одну из турелей и установите её перед реактором. Вход в реактор блокируется несколькими гнездами цистоидов. Откройте дверь в реактор, нажав ближайшую кнопку, затем отступите, чтобы турель занялась цистоидами. Очистка пути к реактору сэкономит вам время чуть позже.

Управление реактором

Используйте пропуск, полученный с тела Николаса Стиллуотера, чтобы открыть дверь в диспетчерскую. Кроме того, вы можете войти через крышу диспетчерской (но вам понадобится Подъем III, чтобы снять люк). Соберите несколько предметов в контрольной комнате, включая аптечку, некоторые «антирад» таблетки, различные боеприпасы, нуль-волновой глушитель и ЭМ-заряд. Войдите в терминал реактора и используйте его, чтобы открыть шесть защитных переключателей примыкающих к терминалу. Для перезагрузке реактора вам необходимо активировать предохранительные выключатели в определенном порядке, как указано в Руководстве по аварийным процедурам реакторов:

1. Магнитосфера
2. Подстанция электросети
3. Фотоэлектрические кольца
4. Гравитация
5. Жизнеобеспечение
6. Главный реактор

После активации предохранительных переключателей в этом порядке выберите «Инициировать перезагрузку» с консоли. Но во время перезагрузки происходит что-то не так, что приводит к сильному сотрясению станции. Екатерина сообщает, что, вероятно, проблема с одним из дивертеров. Она отправляет вам код в комнату хранения.

Возьмите дивертер и войдите в реактор. Найдите поврежденный дивертер и удалите его, заменив его новым. Вы также можете отремонтировать поврежденный дивертер, но зачем тратить запасные части? Перед уходом захватите транскриптор Николаса Стиллуотера рядом с поврежденным дивертером.

Радиационное отравление

Вход в реактор подвергает вас воздействию вредных уровней радиации. Выйдя из реактора, примите таблетки «антирад» для лечения радиационного отравления. Если у вас еще нет таких таблеток, вы можете найти их в диспетчерской.

Вернитесь в диспетчерскую и выберите «Возобновить перезагрузку» с консоли. Кажется, что ваш ремонт сработал, и реактор снова оживает. Это отключает блокировку станции, инициированную Алексом. Главный лифт теперь доступен вместе со всеми шлюзами, которые вы открыли ранее. Екатерина сообщает, что станция снова в сети, но она замечает утечки в камере с теплоносителем.

Двое технопата появляются рядом с реактором. Не привлекайте их внимание. Вместо этого проскользните к гравилифту и покиньте эту область. По пути с вами связывается Алекс, чтобы отметить вашу находчивость. Он обещает больше не мешать вам и просит встретиться с ним в его кабинете в дендрарии.

Шлюз

Пришло время получить лекарство Екатерины в её кабинете. Отключите внутреннюю блокировку шлюза и перейдите к внешней обшивке станции.

Обшивка «Талоса-1»

Когда вы выходите из электростанции, следите за гнездами цистоидов, прикрепленными к корпусу станции. Следуйте маркеру путевой точки в Инженерные офисы, но остерегайтесь телепата поблизости. Бросьте нуль-волновой глушитель в телепата, затем подзарядите его частицами из К-лучемета.

Кабинет Екатерины Ильюшиной

Найдите пролом корпуса, ведущий в Инженерные офисы, и остановитесь снаружи, чтобы уничтожить несколько гнезда цистоидов. Не входите, пока все гнезда и цистоиды не будут устранены. Если у вас возникли проблемы с обнаружением всех цистоидов, бросьте приманку для тифонов, чтобы привлечь их.

Технические службы

Обыскав кабинет Екатерины, выйдите в соседний коридор, чтобы собрать еще две нейромода. Вы также можете обыскать кабинет Талии Брукс, чтобы собрать пару инъекторов.

Вернитесь на электростанцию. По пути с вами свяжется доктор Игве (если вы его спасли). Игве находится в вашем кабинете и встретился с Январем. На данный момент сосредоточьтесь на помощи Екатерине.

Электростанция

Станция контроля

Камера с теплоносителем

Теперь, когда реактор снова работает, а блокировка станции снята, вам нужно найти Алекса в дендрарии. Самый быстрый путь - это внешняя часть «Талоса-1». Но рассмотрите возможность путешествовать через жизнеобеспечение и холл «Талоса-1», чтобы вернуться к дополнительным заданиям: Пропавший инженер и Контрабандисты на «Талосе». Это приведет вас обратно через Камеру с теплоносителем. Как и предупредила Екатерина, эта камера испытывает утечки, в результате чего появляется облачный взрывоопасный газ. Хуже того, область патрулируется фантомами. Избегайте фантомов. Использование здесь огнестрельного оружия, шокера «Ошеломитель», или К-лучемета приведет к летальному взрыву. Пройдите к гравилифту и вернитесь в жизнеобеспечение.

Жизнеобеспечение

Управление атмосферой

Лобби «Талоса-1»

Психопат: Проявление инициативы

Если вы убили Сару Элазар и всех людей в грузовом отсеке, то теперь считаетесь психопатом, что открывает для вас дополнительное задание. Кроме того, вы можете убить Сару, Екатерину и доктора Игве, чтобы получить статус психопата. Вы должны быть помечены как психопат, прежде чем Даль прибывает на станцию, чтобы получить задание «Проявление инициативы». Даль попросит вас выследить и убить нескольких членов экипажа, а затем пригласит вас в отсек для шаттла. Однако это ловушка. Он не собирается оставлять в живых никого на станции.

Дендрарий

Кабинет Алекса

По возвращении в дендрарий, Алекс отправляет вам код от гравилифта, ведущему к его кабинету. Но следите за врагами на этом пути. Как только область станет безопасной, введите код, предоставленный Алексом, чтобы разблокировать гравилифт и пройти в его офис.

Системами эти устройства потребуют самого значительного напряжения сил высококвалифицированных специалистов для успешного воплощения в металле. В этом посте я расскажу подробнее о том, что представляет из себя инжектор нейтральных атомов, зачем он нужен и постараюсь раскрыть инженерную новизну данного устройства.

Проектное изображение инжектора нейтрального луча ИТЭР. Два таких устройства размером с железнодорожный локомотив будут установлены на ИТЭР в 20х годах.

Итак, как мы знаем, в токамаке главных задач ровно 3 - нагреть плазму, удержать ее от разлета и отвести тепло. После пробоя плазмы, и возникновения в ней разряда, в ней возникает кольцевой ток огромной мощности - начинается режим оммического нагрева. Однако выше температуры в 2 кЭв таким режимом плазму не нагреть - ее сопротивление падает, тепла выделяется все меньше, а излучает плазма все больше. Дальше нагревать можно радиочастотными методами - на определенных частотах плазма активно поглощает радиоволны. Однако и здесь есть предел по мощности - радиочастотный нагрев создает коллективные движения и волны, в какой-то момент приводящие к неустойчивостям. Тогда в дело вступает третий метод - инжекция быстрых нейтральных частиц. Аналогией его является нагрев воздуха горелкой внутри телповых воздушных шаров - при температуре плазмы 5-15 кЭв в нее врезается луч быстрых частиц с энергией в 1000 кЭв.

Луч инжектора светит в плазменный тор ионизируется и тормозится там, передавая энергию и импульс его центральной части.

NBI располагается в вакуумном корпусе и состоит из нескольких машин, о которых ниже.

Ускорять частицы до энергии 1 МЭв человечество умеет легко и непринужденно. Однако есть одна проблема - ускорять мы можем только заряженные частицы (например положительные ионы - атомы с оторванными электронами), а они в свою очередь не могут попасть внутрь магнитного конфаймента ровно по той же причине, почему оттуда не может вырваться плазма. Решением этого конфликта стала идея ускорения заряженных частиц, и затем их нейтрализаций. На всех предыдущих поколениях токамаков это реализовывалось путем ускорения обычных (положительных, с одним оторванным электроном) ионов, и затем их нетрализации путем пролета через обычный водород или дейтерий - при этом происходит обмен электронами и часть ионов успешно превращаются в нейтральные атомы, летящие дальше с той же скоростью. Правда, максимальная мощность таких инжекторов не превышает 1 мегаватт, при энергии инжектируемого потока 40-100 кЭв и токе 10-25 ампер. А для iter нужно минимум 40 мегаватт. Увеличение мощности единичного инжектора в лоб, например через рост энергии с 100 кЭв до 1000 уперлость в такой момент, что положительно заряженные ионы перестают нейтрализоваться об газ, будучи разогнанные до таких энергий. А поднимать ток пучка невозможно - летящие рядом ионы расталкиваются кулоновскими силами и пучок расходится.

Решением вставших проблем стал переход с положительно заряженных ионов на отрицательно заряженные. Т.е. ионы, на которые налип лишний электрон. Как раз процедура “обирки” лишних электронов с быстро летящих атомов в ускорительной технике отработана хорошо и не вызывает особых затруднений даже для разогнанных до 1 мегаэлектронвольта ионов летящих сумасшедшим для ускорителей током в 40 ампер. Таким образом, концепт NBI стал понятен разработчикам, оставалось дело за малым - разработать устройство, которое будет способно производить отрицательные ионы.

В ходе исследования выяснилось, что наилучшим источником атомов с прилипшими “лишними” электронами является индуктивно-связанная плазма водорода или дейтерия с допированием атомами цезия. При этом “индуктивно-связанная” означает, что вокруг плазмы намотана катушка через которую пропускается высокочастотный ток, а плазма индуктивно эту энергию поглощает. Далее электростатический потенциал на специальной сетке вытягивает электроны и отрицательные ионы вперед. Электроны отклоняются специальными магнитами, а ионы пролетают вперед и ускоряются электростатическим полем до энергии 1 МэВ. Для того, что бы ускорить до 1 МэВ, необходимо создать потенциал на сетках в +1 Мегавольт. 1 миллион вольт - весьма серьезная величина, которая усложняет жизнь в разработке множества элементов этого ускорителя, и является практически предельной для сегодняшнего состояния техники. При этом планируемый ток ионов - 47 ампер, т.е. мощность “ионного прожектора” составит почти 47 мегаватт.

Разработка источника отрицательных ионов на индуктивно-связанной плазме прошла несколько этапов.

Итак, вытянутые и ускоренные на 5 сетках с разницей потенциалов по 200 киловоль до 1 мегаэлектронвольта ионы попадают в нейтрализатор - объем, в который накачивается газ при давлении в сто раз выше, чем в области ионизации (но все равно это довольно глубокий вакуум). Здесь ионы H- или D- сталкиваются с молекулами H2 или D2 по реакции H- + H2 = H + H*. Однако КПД нейтрализации далеко не 100% (а скорее 50 процентов). Теперь пучок надо очистить от оставшихся заряженных частиц, которые все равно не смогут проникнуть внутрь плазмы. Дальше на пути стоит гаситель остаточных ионов - медная водоохлаждаемая мишень, на которую, вновь электростатически отклоняется все, что сохраняет заряд. При этом энергия, которую вынужден поглощать гаситель - чуть больше 20 мегаватт.

Внешний вид нейтрализатора и его характеристики.

После гашения возникает еще одна проблема - “лишние” ионы, нейтрализовавшись, превращаются в газ, довольно много газа, который необходимо откачивать из полости NBI. Вроде только что накачивали, а до и после нейтрализатора нам наоборот нужен вакуум получше. В дело вступают расположенные по бокам криособционные насосы переодического действия. Вообще, криособционные помпы - одна из тем, которая в рамках разработок УТС была сильно двинута вперед. Дело в том, что любой ловушки термоядерной плазмы необходимо в больших объемах откачивать смесь гелия, дейтерия и трития. При этом откачивать механически (например турбомолекулярными помпами) такую смесь нельзя из-за того, что тритий проходит сквозь вращающиеся уплотнения. А альтернативная технология - криоконденсационные помпы не очень хорошо работают из-за гелия, который остается газообразным при низких давлениях до минимальных разумных температур, до которых можно охладить конденсатор такой помпы. Оставалась одна технология - осаждать газовую смесь на охлажденном до 4,7К древесном угле - при этом происходит сорбция газа на поверхность. Потом поверхность можно разогреть, и дерсорбировавшиеся газы направить на разделительную систему, которая отправит опасный тритий в хранилище.

Одна из самых крупнейшних в мире помп такого типа разрабатывается для ИТЭРовский NBI, и расположена она по бокам от системы гашения ионов. Она состоит из многих лепестков, которые переодически меняют конфигурацию, прогреваются до 80К, и сбрасывают накопленный газ в приемник, потом снова охлаждаются и открывают для дальнейшей сорбции.

Крисорбционные помпы нейтрализатора.

Кстати, надо заметить, что , работающих по такому же переодическому принципу будут установлены в самом токамаке ITER по нижнему поясу вокруг дивертора. Их переодическое зарытие-открытие гигантских тарельчатых клапанов (метр диаметром) для прогрева, десорбции и обратного захолаживания чем-то напоминает мне стимпанковские машины в духе 19 века:)

Одна из криосорбционных пом основного объема ИТЭР

Ну а тем временем в NBI уже практически сформированный луч из нейтральных атомов водорода или дейтерия, мощностью 20 с небольшим мегаватт проходит через последнее устройство - калориметр/очиститель пучка. Это устройство выполняет задачи поглотщения нейтральных атомов, которые слишком отклонились от оси тоннеля (“очистки пучка”) по которому они попадают к плазме и точного измерения энергии нейтральных атомов, для понимания вклада NBI в нагрев плазмы. На этом задача NBI может считаться выполненной!

Однако для ITER было бы слишком просто сделать машину в 20 раз мощнее аналогов, используя технологии, которых не было на момент старта разработки. Как обычно, окружение токамака накладывает свои жесткие условия.

Первое вся эта система электростатического ускорения/отклонения/гашения очень чувствительна к магнитным полям. Т.е. размещать ее рядом с самыми большими магнитами в мире - ужасно плохая идея. Для подавления этих полей будет использоваться комбинация активных противомагнитных полей, создаваемых “теплыми” катушками мощностью 400 киловатт и пермаллоевых экранов. Тем не менее остаточные возмущения - один из предметов плотной работы над проектов.

Ячейка NBI в здании токамака ИТЭР. На среднем NBI видны желтые блоки магнитного экрана и серые рамы катушек нейтрализации внешнего поля.

Вторая проблема - это тритий, который неизбежно будет залетать сквозь тунель подачи пучка и оседать внутри NBI. Что автоматически делает его необслуживаемым людьми. Поэтому одна из роботизированных систем обслуживания ИТЭР будет располагаться в камере NBI и обслуживать 2 ускорителя энергетических пучков по 17 мегаватт (да-да, при потреблении от розетки больше 50 мегаватт, система доставляет в плазму только 17 - такой вот поганый кпд), и один диагностический (взаимодействие такого пучка с плазмой дает массу информации для понимания ситуации в ней) на 100 киловатт.

Энергетический баланс инжектора нейтралов.

Третей проблемой является уровень в 1 мегавольт. В сам NBI приходят линии запитки источников плазмы, разнообразных экстракционных и экранирующих сеток, 5 ускорительных потенциалов (каждый отличается от соседа на 200 киловольт, между ними течет ток порядка 45 ампер), линии подачи газа и воды. Все эти системы необходимо ввести внутрь устройства изолировав относительно земли на 1 мегавольт. При этом изоляция в 1 мегавольт в воздухе означает защитные от пробоя радиусы в ~1 метр, что мало реально выполнить при наличии ~20 линий, которые надо изолировать друг от друга в одном вводе электрически. Реализована эта задача через разнос высоковольтных источников по большой площади и ввод через тоннель, наполненный SF6 под давлением. Критичными теперь, правда, становятся проходные вводы воздух-SF6/ SF6 - вакуум в этот тонель - короче масса задач для инженеров по высоковольтной технике при параметрах, которые не встречаются серийно в этой индустрии.

Здание высоковольтных источников NBI. Справа - вспомогательные источники, левее - 2 группы по 5 высоковольтных источников акселератора, в здании изолированные источники 1 МВ. Слева ячейка в здании токамака, где расположены 3 NBI + диагностический луч.

Разрез NBI в ITER. Слева от NBI зеленый быстродействуюзий вакуумный затвор, отсекающий NBI от токамака в случае необходимости. Хорошо виден циллиндрический проходной изолятор на 1 мегавольт и его размеры.

В камере NBI оставлено место для третего энергетического модуля, для возможного апгрейда ИТЭР по энергетике. Сейчас система нагрева плазмы планируется мощностью 74 мегаватта - 34 NBI, 20 МВт высокочастотной радионагрев и 20 МВт низкочастотный, а в перспективе - до 120 мегаватт, что позволит удлинить длительность горения плазмы до часа при мощность 750 мегаватт.

Стендовый комплекс MITICA + SPIDER

Изготавливает энергетические NBI Европа, контракты уже розданы. Часть высоковольтных источников постоянного тока изготовит Япония. Поскольку устройство NBI по комплексности и объему работы может посоперничать с токамаками 80х целиком, в Европе, в Падуе сооружается , где будет воспроизведен 1 модуль NBI и еще предварительно отдельно источник отрицательных ионов SPIDER в полный размер (до этого его половинка заработала на еще одном стенде в 2010 году в немецком институте IPP). Этот комплекс сейчас вводится в строй, и к концу следующего года на нем уже начнутся первые эксперементы, а к 2020 на нем надеются отработать все аспекты работы системы NBI.