Термоядерная установка

 

Изобретение относится к термоядерным установкам стеллараторного типа. Цепью изобретения является улучшение удержания высокотемпературной плазмы за счет упрощения процесса коррекции тороидального магнитного поля. Термоядерная установка содержит тороидальную магнитную систему, систему коррекции, состоящую из двух групп корректирующих соленоидов, каждая из которых включает пару электрически изолированных соленоидов, перекасающихся так, что они имеют общий центр, лежащий на оси тороидальной магнитной системы. Линии пересечения плоскостей соленоидов каждой группы перпендикулярны друг другу и ОСИ тороидальной магнитной системы. Изобретение позволяет постоянно корректировать тороидальное магнитное поле путем изменения токов в корректирующих эле ментах во время работы термоядерной установки. 3 ил. . 8 с/

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (S1)S С 21 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 7Ц пу е фЯЛЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ,ющего элемента (КЭХ), в котором

L. плоскости витков 1 и 2 Q« и Qq IIeресекаются по координатной оси Х, и корректирующего элемента (K3Y) с линией пересечения аналогичных плоскостей витков с током по оси, Y.Âèòки 1 и 2 имеют общий центр О, находящийся на оси Z тороидальной магнит; ной системы. Плоскости („ и („ относительно центральной плоскости PÄ„ имеют угловой сдвиг и и М . КЭХ аналогичен КЭХ и отличается только тем, что центральная плоскость PyI проходит через линию пересечения витков током (,ч и Яду по координат"

1 ной оси Х; Лйнии пересечения в КЭХ и КЭХ взаимно перпендикулярны.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬЗТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 07.01. 91. Бюл. Р 1

I (21) 4257678/25 (22) 08.06.87 (71) Московский инженерно-физический институт (72) С.Ф.Перелыгин и В.M.ÑMèðíoâ (53) 533.9(088.8) (56) Дремин М.М. и др. Параметры магнитной конфигурации установки с пространственной осью. Физика плазмы, т.5, 3, 1979, с. 540-550.

Авторское свидетельство СССР

Ô 1322872, кл . G 2 1 В 1/00, 1985 . (54) ТЕРМОЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к термоядерным установкам стеллараторного типа. Целью изобретения является улучшение удержания высокотемпературной плазмы за счет упрощения проИзобретение относится к термоядерной энергетике и может быть использовано при разработке термоядерных установок стеллараторного типа.

Целью изобретения является улучшение удержания высокотемпературной плазмы за счет упрощения процесса коррекции тороидального магнитного поля.

На фиг.1 показана схема ориентации витков с током корректирующей системы; на фиг.2 — корректирующий элемент; на фиг.3 — силовые магнитные линии в торе.

Корректирующая система (фиг. 1) состоит из двух частей: корректиру2 цесса коррекции тороидального магнитного поля. Термоядерная установка содержит тороидальную магнитную систему, систему коррекции, состоящую из двух групп корректирующих соленоидов, каждая из которых включает пару электрически изолированных соленоидов, перекасающихся так, что они имеют общий центр, лежащий на оси тороидальной магнитной системы.

Линии пересечения плоскостей coпеноидов каждой группы перпендикуляр- ны друг другу и оси тороидальной магнитной системы. Изобретение позволяет постоянно корректировать тороидальное магнитное поле путем изменения токов в корректирующих эле" ментах во время работы термоядерной установки. 3 ил .

3 149

Конструкция КЭЪ (фиг. 2) состоит в данном случае из двух пересекающихся витков, находящихся на одной оси опоры 3, которая закрепляется в

П-образной рамке 4, соединенной.с основанием 5 тороидальной магнитной системы. Конструкция КЭХ аналогична

КЭУ с той разницей, что для КЭУ линия пересечения плоскостей витков (она же ось опоры) параллельна плоскости основания 5, а для КЭХ эта . линия пересечения витков и оси опоры 3 перпендикулярна плоскости основания 5.

При работе термоядерной установки с помощью дискретных соленоидов создают тороидальное магнитное поле. Продольное движение заряженной частицы плазмы определяется направлением вектора тороидального магнитного поля в каждой точке траектории и происходит вдоль силовых магнитных линий тора. Случайное угловое отклонение cL (фиг.3) одного иэ соленоидов тороидальной магнитной системы вызывает искажение магнитных силовых линий в области с границами 6. Силовая линия 7, показанная на фиг.3 сплошной линией, в этом случае имеет вид спирали, что приводит к уходу частиц плазмы иэ объема тора. Чтобы избежать потерь ,частиц и тем самым улучшить удержание плазмы, производят коррекцию силовых магнитных линий тора с помощью корректирующих элементов таким образом, чтобы силовая линия 7 замкнулась.

Для оценки случайного сдвига магнитной силовой линии, создаваемого одним соленоидом (ьХ,), можно использовать формулу

h< ьХ! где h — расстояние между дискретными соленоидами; — угловое смещение соленоида, тогда полное смещение силовой линии, создаваемое тороидальной магнитной системой, состоящей из N соленоидов, запишется в виде

4 и — среднее угловое отклонение одного соленоида.

При наличии среди N солеинодов, установленных со средней угловой ошибкой ю одного соленоида с регулируемым наклоном, можно скомпенсировать уход магнитной силовой оси от расчетного положения, задав соответствующий угол наклона сС регулируемого соленоида, причем величина этого угла оценивается соотношением

9565

25 dX< h< 1 - Z 2P

dZ 2а (1 + Zz)

I (при X (Z)j = 0

Е, = 0

Х где Х = . — — — относительное смещеа ние магнитной силовой оси;

35 Z — - относительная координата а оси;. а — радиус витка соленоида.

Интегрируя это уравнение, получают зависимость й.h ° Z< (1 + ) Х (Е) < 2а (1 + Z ) z

1. «Ьос 1 hgа z, +-оо 4а !z, 4a

Аналогично для случая двух витков 1 и 2 радиуса а с одним и тем же центром, с осями, отклоненными

s плоскости (Х,Е) на .углы и ф

i 2 и с токами I и 1 соответственно такими, что ф, = HA.

Сдвиги центров соленоидов по радиусу и оси тора незначительно влияют на сбой магнитной силовой линии по сравнению с угловыми смещениями.

2р Смещения магнитной силовой оси, создаваемые одним тонким витком, в первом приближении можно записать в виде

Iz г Ьй дХ = Ю м 2 где L — длина нии;

1 г. -„тора по осевой лигде I — ток в витках соленоида, можно. получить зависимость

2

h Z (1 + — -)

2

Х, (Z,)

2а (! + Z )г ! г < I2 К2

x (----- + --- )

I I

IIpv << = — <<„< формула для смещения приосевых магнитных линий имеет вид

ДХе Х(-Х(= (I< I )в

hoL

Ь-+ Iz-- 2Т т.е. при Е О, 1 = д,<Х =

h oL< а 9

I при Т = I -- hX = О

h4г при 1 -0, I,--i х=- — -

Таким образом, корректирующий элемент, состоящий иэ двух витков с общим центром и осями, отклоненными от оси соленоида на углы г и -Ы<

s плоскости (Х,Z) (фиг ° 1), ет смещать магнитную ось вместе с приосевыми магйитнымн силовыми ли99565

6 ниями с помощью изменения токов и 12 в витках при равенстве их алге. браической суммы току I в соленоиде без каких-либо механических переме5 щений соленоида и корректирующего элемента. Это дает возможность постоянно производить коррекцию торои дального магнитного поля во время работы термоядерной установки, что улучшает удержание высокотемпературной плазмы.

Формула изобретения

Термоядерная установка, содержащая тороидальную магнитную систему, содержащую дискретные соленоиды и подвижные корректирующие соленойды,о т2п л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения удержания высокотемпературной плазмы за счет упрощения процесса .коррекции тороидального магнитного поля, корректирукщие солено25 иды объединены в две группы, содержащие по два электрически изолированных соленоида, имеющих центр, лежа щий на оси тороидальной магнитной системы, причем ликии пересечения плоскостей соленоидов каждой группы перпендикулярны друг другу и оси то- роидальной магнитной системы.

1499565

Quz.3

Составитель В.Щербицкий

Техред H.яндык Корректор Т.Малец

Редактор Т.Юрчикова

;Заказ 672 т-, Тираж 262 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101