Термоядерная установка

 

ТЕРМОЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА, содержащая вакуумную камеру, средство для создания плазмы и магнитную систему в виде винтового тороидального соленоида, отличающаяс я тем, что, с целью улучшения удержания плазмы, в магнитную систему дополнительно введена система чередующихся по направлению тока винтовых обмоток с числом периодов намотки , превьппающим число периодов винтового тороидального соленоида. (Л 6 О сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Э (19) . (11)

z»4 с 21 в 1/00

В,"-!" 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР . пО делАм изОБРетений и QTHpblTHA

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3508563/18-25 (22) 03.11.82 (46) 07,08.87. Бюл, Ф 29 (71) Московский инженерно-физический институт (72) С.О.Бородин, В.А.Курнаев, С,Ф.Перелыгин и В.Д.Пустовитов (53) 621.039.6 (088.8) (56) S.Nagao et al., Magnet and coil .engineering of toroidal device with а non-planar magnetic axis. Proc.

Ztn Symp. Eng. Prob. Г0з1on Res

1977, l, 841-845, knoxville, Tenesee, U.S.À.

Авторское свидетельство СССР

1(- 987624, кл. -G 21 В 1/00, 13.03.81. (54) (57) ТЕРМОЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА, содержащая вакуумную камеру, сред/ ство для создания плазмы и магнитную систему в виде винтового тороидапьного соленоида, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью улучшения удержания плазмы, в магнитную систему дополнительно введена система чередующихся по направлению тока винтовых .обмоток с числом периодов намот- ки, превышающим число периодов винтового тороидального соленоида.

1097105

Изобретение относится к области термоядерного синтеза и может быть использовано при разработке установок управляемого термоядерного синтеза.

Известна термоядерная установка стеллараторного типа с трехмерной осью, .содержащая вакуумную камеру, средства создания и поддержания в 1р ней плазмы, а также магнитную систему. Установка содержит восьмипериодный винтовой соленоид, смонтированный на вакуумной .камере, образованный шестью тороидальными секторами различной кривизны, Катушки соленоида закреплены на вакуумной камере, Недостатком такого решения является то, что в качестве элемента, определяющего взаимное расположение 2р катушек соленоида, используется вакуумная камера, .которая из-за своей сложности пространственной конфигурации на позволяет выдерживать расчетную ориентацию витков соленоида. 25

Это снижает технологичность изготовления и сборки установки, усложняет юстировку катушек соленоида.

Наиболее близкой к предлагаемой является термоядерная установка, со- Зр держащая вакуумную камеру, средство для создания плазмы и магнитную

О систему в виде винтового тороидального соленоида, совокупность разъемных бандажей, обеспечивающих крепление магнитной системы к силовому каркасу, и средства для создания плазмы °

Недостатком известного решения является то, что данная магнитная 4р конфигурация не обладает широм (перекрещенностью магнитных силовых линий), что ухудшает свойства устойчивости и удержания плазмы.

Целью изобретения является улуч- 45 шение удержания плазмы (повышение значения ремени удержания энергии Т )

Поставленная цель достигается тем, что в известную термоядерную установку сояержащую Вакуумную камеру 5р средства создания плазмы и магнитную систему в виде тороидального винтового соленоида, дополнительно введена система чередующихся по направлению тока винтовых обмоток с числом периодов намотки, превышающим число периодов тороидального винто— вого соленоида. Винтовые обмотки размещены внутри обмоток продольного поля и состоят из проводников, расположенных по окружности вокруг оси винтового тороидального соленоида и независимо прикрепленных к разрезному кольцу, которое своим выступом фиксируется в пазе катушки винтового тороидального соленоида. Созданный с помощью винтовых полей шир существенно улучшает удерживающие свойства стелларатора, поскольку с широм связан очень сильный линейный по эффект самостабилизации плазмы. я — это отношение газокинетического давления плазмы к магнитному давлению.

На фиг,l изображена установка, на фиг.2 — винтовой тороидальный соленоид; на фиг.3 — разрез А-А на фиг.2, Установка содержит винтовой тороидальный соленоид 1, закрепленный на опорном элементе 2, силовые опоры 3, систему винтовых обмоток 4, вакуумную камеру 5 со средствами откачки и устройства 6 для нагрева плазмы.

Винтовой -тороидальный соленоид состоит из разъемных одновинтовых катушек (фиг.2). Внутренняя к опорному элементу половинка бандажа 7 фиксирует внутреннюю часть проводника 8 и прикрепляется к опорному элементу 2, Внешняя половинка бандажа

9 фиксирует соответственно внешний проводник 10 и т,д. Соединение внешнего и внутреннего проводников осу- . ществляется болтами ll с .опорной шайбой 12 и шпильками 13, Во внутрен-. ний паз проводников 8,10 вставлено разъемное кольцо 9 с пазами для проводников винтовых обмоток 4 и фиксируется двумя выступами от азимутального проворота относительно проводников 8,10. Винтовые проводники прижимаются составным кольцом 14 и защищенным кольцом 15, прикрепляемым к разъемному кольцу 16 винтами

17. Половинки бандажа 7,9, разъемные, составные кольца 16,14 выполнены из дуралюминия и подвергнуты глубокому анодированию для создания на поверхности изолирующего слоя.

На фиг,З показано соединение витков винтового соленоида и система противотока. Катушки соленоида соединяются между собой перемычками

18. Перемычки, как и место присоединения их к проводникам 8 и 10, охватываются двумя шинами противотока

97105 ного нагрева плазмы (ВЧ генераторы и инжекторы нейтральных частиц).

Далее происходит удержание высокотемпературной плазмы.

В связи с тем, что установка имеет конфигурацию магнитного поля, благоприятную для удержания термоя- дерной плазмы без пропускания токов в самой плазме, и удерживающие поля, достаточные для применения бестоковых методов нагрева, она должна обеспечить стабильное удержание плазмы высокого давления ф = 0,2-0,3, Кроме того, возникающий при включении винтовых полей шир существенно улучшает . удерживающие свойстваустановки,поскольку с широм связан очень сильный, линейный по р эффект самостабилизации плазмы.

В качестве конкретного варианта установки выбран шестипериодный винтовой тор, для которого оптимальной является трехзаходная дополнительная винтовая обмотка с числом периодов m=12, при меньшем m уменьшается кручение и шир, а следовательно, и устойчивость плазмы. При аспектовом отношении (отношении большого радиуса

3> тора к малому), равном 3,33.. °, значение шира составляет S=-2,1, величина вращательного преобразования на периоде =4,15, расчетное значение р =20-30Х.

3 10

19 для пропускания тока, равного по величине, но противоположного по направлению току, текущему в перемычках. Шины противотока, равно как выводы внутренней и внешней половинок разъемного витка продольного поля, разделены изолирующими прокладками

20,21, Сборка установки осуществляется следующим образом, На силовом каркасе закрепляются внутренние половинки бандажей 7 с плоскими основаниями и соответствующие половинки катушеквинтового соленоида. В результате получается винтовой желоб.

Б соответствующие продольные и поперечные пазы витка вставляется внутренняя половинка разъемного кольца

16, в скошенные пазы которого укладываются проводники винтовых обмоток

4, Затем эти проводники прикрываются составным кольцом 14 и защитным коль. цом 15, которые прикрепляются к разъемному кольцу 16 винтами 17.

Верхняя половинка разъемного кольца надевается на соответствующие винтовые проводники и прикрепляется к составному кольцу 14. Затем надевается внешняя половинка катушки проводника 10 продольного поля с бандажом 9 и прикрепляется к внутренней половинке бандажа 7 болтами 22,23.

В последнюю очередь катушки соединяются между собой перемычками и собирается система противотока.

Установка работает следующим образом.

После приготовления рабочей смеси газов в вакуумной камере соленоид, продольного поля подключается к источнику питания, К двум парам винтовых проводников, расположенньп диаметрально, подключается конденсаторная батарея с энергозапасом, достаточным для ионизации газа и предварительного нагрева плазмы до 100 эВ посредством вихревого электрического поля, возникающего вдоль оси.

Одновременно в соленоиде продольного поля повьппается магнитное поле до уровня удерживающего, В этот мо- .

;мент включается система дополнитель35

Преимущество предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Применение дополнительных винтовых обмоток с периодом намотки, большим, 40 чем период винтового тороидального соленоида продольного магнитного -поля, позволяет создать магнитную конфигурацию с большим значением шира, что существенно улучшает удерживающие свойства магнитной ловушки.

Технико-экономические преимущест- ва предлагаемого изобретения заключаются в следующем. Изобретение позволяет улучшить удерживающие свойст-. ва магнитной ловушки с трехмерной

50 пространственной осью, повысить и, следовательно, увеличить выход термоядерной реакции.

1097105

ZJ 22 фиа г

Фиа 3 редактор С, Титова Техред М.Моргентал: корректор M.m PomH

Тираж 394 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д,4/5

Заказ 3610/1

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

°,