-۱ مقدمه

یکی از دستگاههای پالسی همجوشی هستهای، دستگاه پلاسمای کانونی است . این دستگاه میتواند یک لایه پلاسما تولید کند، و به کمک نیروی الکترومغناطیسی این لایه را شتاب دهد و فشرده کند. پلاسمای فشرده شده (پینچ) عمر خیلی کوتاهی دارد اما به اندازه کافی داغ و چگال است که انجام واکنشهای گداخت، حتی با انرژی آستانه بالا را ممکن سازد. این دستگاه را میتوان متداولترین ابزار آزمایشگاهی جهت تحقیقات در زمینه گداخت هستهای نامید .[۱-۲]

این دستگاه در اوایل دهه شصت توسط مدر در آمریکا و فیلیپوف در شوروی سابق به طور جداگانه طراحی و ساخته شد.هم اکنون از این دستگاه نمونههای زیادی با انرژیهای زیر کیلو ژول تا مگا ژول ساخته شده است. کاربردهای روز افزون این دستگاه به عنوان یک مولد نوترون، اشعه ایکس، باریکه الکترون و یون پالسی میتواند زمینههای جدیدی از کاربردهای صنعتی این دستگاه را مهیا کرده است .[۳-۴] دستگاه پلاسمای کانونی UIPF1 در محدوده انرژی زیر ۵kj طراحی و ساخته شده است . طراحی اجزای دستگاه بر اساس مدل دینامیکی ارایه شده توسط لی (Lee) و تعدادی از روابط تجربی تایید شده در دستگاه های مختلف پلاسمای کانونی انجام شده است. معمولا در دستگاه های پلاسمای کانونی یک طراحی اولیه انجام میشود و پس از ساخت دستگاه و انجام آزمایش های اولیه، این طراحی برای رسیدن به هدف خاصی که نوع خروجی مورد نظر آن را تعیین می کند، اصلاح می شود.

۱۲۵۰

UIPF1

تکنیک های طراحی آزمایشات در جهان مهندسی برای توسعه وبهبود فر آیندهای تولیدی کاربرد بسیار زیادی دارند. با استفاده از طراحی آزمایشات مهندسان می توانند مجموعهای از متغیرهای موثر بر فر آیند را تعریف کنند که بیشترین تأثیر را در فرآیند دارند و با بهبود آنها بیشترین راندمان را نصیب فرآیند نمائید. طراحی آزمایشات می تواند سبب، بهبود نتیجه فرآیند،کاهش تغییر پذیری در فرآیند، کاهش زمان طراحی وتوسعه و کاهش هزینه های عملیاتی می شود. از ابزارهای مناسب برای رسیدن به این هدف به کارگیری نرم افزارهای کاربردی دراین زمینه می باشد.

نرم افزار Minitab یک ابزار کامل برای تجزیه و تحلیل آمار و اطلاعات است. از این نرم افزار می توان در پروژه های مختلف برای رسم نمودار، تحلیل اطلاعات عددی، محاسبات ریاضی و حل توابع و بهینه سازی آزمایش استفاده کرد . وقتی چند پارامتر در یک آزمایش وجود داشته باشند، باید از یک آزمایش عاملی استفاده شود. آزمایش عاملی آزمایشی است که با تکرار آن همه ترکیبهای ممکن از سطوح پارامترها انجام شوند. نحوه تخمین پارامترها بدین صورت است که نرم افزار با استفاده از تفاضل میانگین بیشینه و کمینه مقدار پارامترها و محاسبه اثرات متقابل آن ها و به حداقل رساندن خطاهای محاسباتی عمل می کند . پس از بهینه سازی، نتایج در قالب نمودار و در فرمت های مورد نیاز ارائه می گردد.

-۲ روش کار

پس از انجام تستهای اولیه، دستگاه آماده برای انجام آزمایشهای تجربی متداول میشود. سیستمهای تشخیصی که جهت انجام این آزمایشها بهکار رفته است، عبارتند از پیچه روگوفسکی برای اندازهگیری جریان پینچ و آشکار سوسوزن پلاستیک مدل NE-102 به همراه نوساننما (اسیلوسکپ) چهارکاناله باقابلیت ثبت دیجیتال نتایج مدل TDS2000C جهت اندازهگیری ایکس سخت تولید شده، توسط دستگاه. فشار گاز داخل محفظه وانرژی بانک خازنی، از عوامل تعیین کننده رفتار دینامیکی سیستم هستند. به عبارت دیگر اینکه ما در فشار مناسب و ولتاژ مناسب اقدام به انجام تخلیه الکتریکی کنیم تا پینچ پلاسما در دستگاه ایجاد شود. به همین منظور با انجام آزمایش در محدودهای از فشار گاز و ولتاژ، قویترین پینچ تعیین میشود. با توجه به ماهیت آماری فرآیند فشردهسازی، نمیتوان از نتایج یک شات در یک فشار و ولتاژ عملکرد دستگاه را با فشارها و ولتاژهای دیگر مقایسه کرد. با تکرار آزمایش در یک شرایط خاص (حداقل ۵ شات) و میانگینگیری از نتایج به دست آمده، نتیجه نهایی در یک فشار و ولتاژ خاص بهدست میآید. شکلهای (۱)، (۲)، نمونههایی از سیگنال جریان خروجی از پیچهی روگوفسکی بر روی نوساننما، حاصل شده از آزمایشهایی با فشار ها و
ولتاژهای مختلف با گاز آرگون از دستگاه را نشان میدهند.

۱۲۵۱

شکل .۱ سیگنال جریان در ولتاژ ۲۵kV و فشار ۰/۵mbar گاز آرگون