Установка «МИГ» является низкоимпедансным генератором на основе накопителей с водяной изоляцией мультитераваттной мощности с энергозапасом в первичной накопительной емкости ~0.5 МДж. Возможные применения зависят от используемой в генераторе нагрузки: генерация сверхмощных импульсов рентгеновского и гамма-излучения, для исследований по инерциальному термоядерному синтезу, для исследований вещества в условиях экстремально высоких энерговкладов, развитие электроразрядных методов синтеза новых материалов при импульсных высокоэнергетических воздействиях. Генератор обладает следующими параметрами: длина передающих линий генератора составляет 6 м, диаметр 2.3 м, амплитуда тока до 3 МА с временем нарастания ~100 нс, амплитуда напряжения до 4 МВ. Работы на этой установке выполняются в интересах следующих организаций: ИСЭ СО РАН (г. Томск), ОСМ ТНЦ СО РАН (г. Томск), ИОФ РАН (г. Москва), Росатом в интересах Министерства обороны РФ, Министерство обороны РФ и др. Основные области работ, в том числе, по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники в Российской Федерации: - воздействие сверхсильного магнитного поля на металлы и устойчивость сжатия плазменных лайнеров в конфигурациях, перспективных с точки зрения реализации управляемого термоядерного синтеза; - генерация мощных импульсов мягкого и сверхжесткого рентгеновского излучения, в том числе в рамках оборонзаказа: в режиме работы на плазменный лайнер при амплитуде тока до 3 МА может быть реализован источник мягкого рентгеновского излучения с энергией квантов 0.1—5 кэВ с мощностью выше двух тераватт; в режиме вакуумного диода могут быть реализованы источники как жесткого рентгеновского излучения (с энергией квантов 20—100 кэВ), так и гамма излучения (со средней энергией квантов до 1.2 МэВ); - разработка импульсных радиографических источников излучения сверхжесткого рентгеновского диапазона спектра; - электроразрядные методы синтеза новых материалов.
Главные преимущества, обоснование уникальности установки, в том числе сопоставление УНУ с существующими аналогами, многофункциональность и междисциплинарность УНУ:
Установка «МИГ» (многоцелевой импульсный генератор) представляет собой компактный импульсный генератор тераваттного уровня мощности, позволяющий в различных режимах работы достигать амплитуды импульсного напряжения до 4 МВ и амплитуды импульсного тока до 3 МА с временем нарастания 100 нс для работ с мощными электронными пучками, плазменными лайнерами, по скиновому взрыву металлов и исследованию фазовых превращений вещества при сверхвысоких давлениях. По совокупности параметров аналогичных установок в России и в мире не существует. Генератор «МИГ» построен по схеме: линейный импульсный трансформатор, водяные формирующие линии, нагрузка. В качестве первичного накопителя энергии используется конденсаторная батарея с общим энергозапасом ~ 0.5 МДж.
Наиболее значимые научные результаты исследований (краткое описание):
Исследованы основные процессы (динамика сжатия, неустойчивости и возможности их подавления, излучательные характеристики, механизмы энергопоглощения и т.п.) в наносекундных Z-пинчах. Определены основные закономерности и продемонстрирована возможность получения с помощью Z-пинча мегагаусных магнитных полей и мягкого рентгеновского излучения (МРИ). Разработаны и совершенствуются адекватные эксперименту расчетные (МРГД) модели, описывающие поведение токонесущей плотной излучающей высокотемпературной плазмы. Выявлены основные закономерности формирования эффективной генерации и реализованы практически в высоковольтных вакуумных диодах мощные электронные потоки в широком диапазоне параметров (t = 5-150 нс, U = (0,7-5) МВ, I = 0.1-1,5 МA) на различных площадях. Получены рекордные по ряду параметров (мощность, длительность) импульсы сверхжесткого рентгеновского (hn = 20-100кэВ) и g-излучения для исследований по радиационной стойкости материалов.
Направления научных исследований, проводимых на УНУ:
- Генерация мощных импульсов рентгеновского излучения;
- электрофизика мощных импульсных высокоэнергетических воздействий;
- Исследование крупномасштабных неустойчивостей, развивающихся при распространении по проводнику волны нелинейной диффузии магнитного поля;
- Исследование поверхностного плазмообразования в переходном режиме электрического взрыва проводников;
- Разработка электроразрядных методов синтеза наноразмерных ультрадисперсных порошков различного фазового и химического составов при импульсных высокоэнергетических воздействиях.
Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Приоритетные направления Стратегии НТР РФ (п. 20):
экологически чистая и ресурсосберегающая энергетика, глубокая переработка углеводородного сырья, новые источники энергии
Состав УНУ и вспомогательное оборудование:
Водяные формирующие линии
Фирма-изготовитель: ИСЭ СО РАН
Страна происхождения фирмы-изготовителя: Россия
Год выпуска: 1990
Количество единиц: 3
Назначение, краткая характеристика: Первая формирующая линия обладает волновым сопротивлением 1.3 Ом и электрической длиной 75 нс. Время зарядки первой формирующей линии ~1 мкс. Коммутация на вторую линию осуществляется одноканальным неуправляемым водяным разрядником. Вторая формирующая линия с электрической длиной 26 нс и импедансом 0.65 Ом. Время зарядки ~200 нс. Коммутация на передающую линию осуществляется девятиканальным водяным разрядником. Передающая линия обладает волновым сопротивлением 0.65 Ом, электрической длиной 45 нс и непосредственно соединяется с нагрузочным узлом установки по вакуумной магнитоизолированной линии.
Измерительный комплекс
Фирма-изготовитель: ИСЭ СО РАН
Страна происхождения фирмы-изготовителя: Россия
Год выпуска: 2005
Количество единиц: 1
Назначение, краткая характеристика: Комплекс оборудования и программного обеспечения для регистрации и последующей обработки сигналов установки "МИГ" в составе: Осциллографы Tektronix TDS 220 - 3 шт; Осциллографы Tektronix TDS 2024 - 1 шт; Осциллографы Tektronix TDS 640 - 1 шт; Осциллографы Tektronix TDS 3054C - 1 шт; Осциллографы Tektronix TDS 2014B - 1 шт; Ослабители высоковольтные Т-образные, коаксиальной сборки, выполнены на радиочастотных резисторах марки C-2-10-2; Компьютерное оборудование для считывания, записи и сохранения осциллограмм. Четырехкадровая оптическая камера HSFC-Pro с длительностью экспозиции 3 нс. Вакуумные рентгеновские датчики.
Компрессор
Фирма-изготовитель: Remeza
Страна происхождения фирмы-изготовителя: Белоруссия
Год выпуска: 2007
Количество единиц: 1
Назначение, краткая характеристика: Система подготовки сжатого воздуха.
Конденсатор ИК-40-5
Фирма-изготовитель: ОАО «Серпуховский конденсаторный завод «КВАР»
Страна происхождения фирмы-изготовителя: Россия
Год выпуска: 2000
Количество единиц: 104
Назначение, краткая характеристика: В составе первичной накопительной емкости
Линейный импульсный трансформатор
Фирма-изготовитель: ИСЭ СО РАН
Страна происхождения фирмы-изготовителя: Россия
Год выпуска: 2001
Количество единиц: 1
Назначение, краткая характеристика: Линейный импульсный трансформатор длиной 6 метров состоит из 26 индукторов. На каждый индуктор подключено по 4 конденсатора первичного накопителя. Ударная емкость трансформатора ~190 нФ, амплитуда напряжения более 2 МВ
Насос диффузионный
Фирма-изготовитель: Вакма
Страна происхождения фирмы-изготовителя: СССР (до 1991 года включительно)
Год выпуска: 1988
Количество единиц: 1
Назначение, краткая характеристика: Агрегат высоковакуумный паромаслянный АВП-250 Для откачки вакуумной камеры установки "МИГ" до 10^-5 мм.рт.ст.
Насос форвакуумный
Фирма-изготовитель: НПО Насосэнергомаш
Страна происхождения фирмы-изготовителя: СССР (до 1991 года включительно)
Год выпуска: 1990
Количество единиц: 1
Назначение, краткая характеристика: АВЗ-20Д для откачки вакуумной камеры установки "МИГ"
Установка осушки воздуха
Фирма-изготовитель: Zander Aufbereltungs-technik GmbH
Страна происхождения фирмы-изготовителя: Германия
Год выпуска: 2006
Количество единиц: 1
Назначение, краткая характеристика: Установка подготовки сухого воздуха (температура точки росы -50° С для наполнения разрядников первичной конденсаторной батареи.
