[发明专利]用于生成等离子体和维持等离子体磁场的系统和方法

权利要求书

1.一种用于生成磁化等离子体并且维持所述磁化等离子体的磁场的系统，所述系统包括：

等离子体生成器，用于生成所述磁化等离子体并包括外电极和上中心导体，所述上中心导体共轴地位于所述外电极内且与所述外电极分开以形成具有出口的环形等离子体传播通道；

燃料注射器，用于将等离子体燃料注射到所述环形等离子体传播通道的上游端中；

一个或多个线圈，其能够操作以在所述环形等离子体传播通道中生成填充磁场并为所述磁化等离子体提供极向场；

通量保器，其具有外壁和下中心导体，所述下中心导体共轴地位于所述外壁内且与所述外壁分开以限定清空内腔，所述内腔具有与所述环形等离子体传播通道的所述出口流体连通的入口，所述磁化等离子体通过所述入口注射到所述内腔中，其中所述下中心导体的一端电连接到所述上中心导体的一端且所述下中心导体的另一端电连接到所述通量保器的所述外壁；和

功率供应源，其电联接到所述上中心导体和所述下中心导体，使电流沿所述上中心导体和所述下中心导体和所述通量保器的所述外壁流动，所述功率供应源包括：形成功率电路，其被配置以生成形成功率脉冲而足以使电流沿径向流过所述上中心导体与所述外电极之间的所述等离子体燃料从而在所述等离子体生成器中从所述等离子体燃料生成所述磁化等离子体并且将所述磁化等离子体注射到所述通量保器中；和维持功率电路，其被配置以生成沿所述上中心导体和所述下中心导体和所述通量保器的所述外壁的维持电流脉冲而足以在所述等离子体发生器和所述通量保器中生成环向磁场。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述维持功率电路进一步包括缓冲电感器，其使所述维持功率电路至少部分地电隔离于所述形成功率电路；并且所述系统进一步包括控制器和存储器，所述控制器具有处理单元与所述形成功率电路和维持功率电路通讯，所述存储器上编码有程序代码，当执行所述程序代码时，所述处理单元触发所述维持功率电路先于所述形成功率电路，以在所述等离子体生成器和所述通量保器中形成预先存在的环向场。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述等离子体燃料是中性气体，并且所述形成功率电路包括至少一个快速高电压开关，其能够操作以将电压施加于所述上中心导体与所述外电极之间，所述电压的值和速率足以击穿所述中性气体以在电流沿所述通量保器环回之前形成所述磁化等离子体。

4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括触发电极，其位于所述环形等离子体传播通道中并电联接到所述形成功率电路，并且其中所述形成功率电路能够操作以将击穿电流脉冲提供到所述触发电极而足以击穿所述等离子体燃料以形成所述磁化等离子体。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述形成功率电路包括主形成功率电路和预形成功率电路，所述主形成功率电路电联接到所述上中心导体且能够操作以提供形成电流脉冲，所述预形成功率电路电联接到所述触发电极且能够操作以提供所述击穿电流脉冲。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述等离子体燃料是预离子化气体，其注射到所述环形等离子体传播通道的所述上游端中。

7.根据权利要求6所述的系统，进一步包括触发电极，其位于所述环形等离子体传播通道中，接近于所述燃料注射器。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述等离子体燃料是中性气体，并且所述系统进一步包括预离子化装置，其在所述环形等离子体传播通道中提供激励能量，以至少部分地离子化其中的所述中性气体。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述维持功率电路包括电流高峰电路和电流保持功率电路，所述电流高峰电路能够操作以提供快速升高电流脉冲而在目标时段内达到预定电流峰值，所述电流保持功率电路被配置为使所述系统中的电流在所述电流峰值维持预定时段。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述下中心导体是液态金属引导体，包含流动液态金属，并且所述上中心导体包括液态金属储器和供所述液态金属流动通过且形成所述液态金属引导体的喷嘴。