Дивертор замкнутой магнитной ловушки

 

t .. . °

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

369739

Союз Соеетбких

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 20.Ill.1970 (№ 1414546/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 08.11.1973. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 11 V.1973

М. Кл. Н 05h 1/12 йомитет ло делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 533.9.03/.07(088.8) Автор изобретения

Г, Зыков

Заявитель

ДИВЕРТОР ЗАМКНУТОЙ МАГНИТНОЙ ЛОВУШКИ

Дивертор замкнутой магнитной ловушки пред назначен для очистки удерживаемой в ловушке плазмы от ионов примесей и для ввода плазмы в замкнутые матнитные ловушки путем внешней инжекции.

Известен дивертор замкнутой магнитной ловушки, содержащий кольцевую вакуумную камеру, окружающую ц илиндрическую вакуумную камеру и связанную с ней кольцевой щелью, коллекторную пластину, расположенную в центральной части кольцевой вакуумной камеры, и катушку встречного магнитного поля.

В таком диверторе с помощью центральной магнитной катушки, включенной навстречу катушкам удерживающего магнитного поля, внешний слой магнитных силовых линий («обдираемый» слой),выводится вместе с дпверторной магнитной поверхностью в,камеру дивертора, Заряженные частицы плазмы Il ионы примесей, двигаясь вдоль магнитных силовых линий «обдираемого» слоя, увлекаются в камеру дивертора, ударяются о коллекторную пластину, представляющую собой сплошную перегородку между центральной катушкой и стенкой диверторной камеры, Hpéòðà Illзуются и откачи ваются из системы.

Напряженность магнитного поля в центре известного дивертора в 5 — 6 раз меньше, чем напряженность удерживающего поля ловушки, а напряженность магнитного поля на кольцевой линии, расположенной на некотором радиусе в центральном поперечном сечении дивертора, равна нулю.

Удерживаемая в ловушке .плазма, попадая ,вдоль силовых линий в дивертор, «скатывается» из приосевой области в область нуля магн итного поля и через магнитные щели, преимущественно вдоль силовых линий дивертор10 ной поверхности, попадает в камеру дивертора и нейтрализуется,на коллекторной пластине. При этом в камере дивертора теряется большое количество чистой плазмы.

С целью уменьшения потерь незагрязнен15 ной плазмы в предлагаемом днверторе коллекторная пластина закреплена на цилиндрической поверхности кольцевой вакуумной «амеры таким образом, что между коллекторной пластиной и внешней поверхностью ка20 тушки встречного магнитного поля образован равномерный кольцевой зазор, а в плоскость поперечного сечения дивертора помещена дополнительная катушка.

На фиг. 1 схематически изображен предла25 гаемый дивертор, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, с конфигурацией магнитного поля, обусловленной действием дополнительно введенной катушки.

Дивертор состоит из диверторной вакуумЗО ной камеры 1, снабженной инжекцион нывти

369739

35

3 патрубками 2 и ?, коллекторной пластины 4, катушек 5 основного постоянного магнитного поля, катушки б в стречного постоянного магнитного поля и дополнительной катушки (витка) 7, создающей кратковременно магнитное поле, встречное основному. Катушка б состоит из двух секций, разделенных пространством, необходимым для выводов тока катушки 7.

Дивертор работает следующим образом.

В стационарном режиме катушки 5 и б, питание которых мо?кно осуществлять от общего с катушками удерживающего магнитного поля ловушки источиика тока, создают диверторную конфигурацию магнитного поля, при которой в диверторную камеру выводится только периферийная часть магнитного потока ловушки (см. фиг. 1). В этом ре?киме ) cTройство работает как дивертор.

Коллекторная пластина 4, имеющая вид кольца, п римыкающего к стенке диверторной камеры, отличается от коллекторной пластины известного д ивертора тем, что между ней и катушкой б имеется кольцевой зазор, размер которого по радиусу должен быть достаточным для того, чтобы диверторная магнитная поверхность (показана штриховой линией на фиг. 1 и 2) не касалась коллекторной пластины. Это предотвращает потери плазмы, поступающей в,каме|ру дивертора из области нуля магнитного поля вдоль силовых линий диверторной поверхности. Потери могут быть только на подвесках и токовых выводах катушек б; 7, площадь которых значительно меньше:площади коллекторной пластины.

Коллекторная пластина имеет Т-образное сечение для того, чтобы отделить нейтрализующуюся на ней плазму от плазмы на диверторной поверхности.

Перед инжекцией плазмы на дополнительную катушку 7 от отдельного источника питания подается импульс тока, создающего кратковременно (время длительности импульса определяется временем заполнения плазмой замкнутой ловушки) конфигурацию магнитного поля (см, фиг. 2), обеспечивающую полное выведение магнитного потока в камеру дивертора и образование в центре системы области с нулевой напряженностью магнитного поля.

Инжекция плазмы может осуществляться двумя известными способами: в направлении магнитной щели через инжекционные патрубки 2,или в направлении касательной к одной из силовых лишний магнитного поля, Для осуществления второго способа ин?кекции в коллекторной пластине 4 имеются отверстия необходимых размеров, соосные с патрубками

3. Инжекцию производят в промежуток времени, когда магнитное поле на оси системы равно нулю, и тем самым обеспечивают заполнение плазмой приосевой области ловушки. После окончания им пульса тока в катуш«е 7 система работает как дивертор, сохраняя диверторную конфигурацию магнитного

:IÎëÿ (см. фиг. 1) .

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает несколькими преимуществами: оно может работать как в диверторном стационарном, так и в инжекторном импульсном режиме; при,работе в стационарном диверторном режиме устройство предотв ращает потери из ловушки значительного количества плазмы, локализующейся на диверторной поверхности, благодаря отсутствию пересечения диверторной поверхности с коллекторной пластиной; при включении дополнительной импульсной катушки создается возможность максимального заполнения плазмой приосевой области ловушки; устройство позволяет HH?KeKTHpOBBTb плазму обоими известными способами: в направлении мапнитной щели и в направлении касательной к одной из силовых линий магнитного поля, У стройство может применяться в стеллараторах и других замкнутых магнитных ловушках, предназначенных для удержания плазмы.

Предмет изобретения

Дивертор замкнутой магнитной ловушки, содержащий кольцевую вакуумную камеру, окружающую цилиндрическую вакуумную камеру и с вязанную с ней кольцевой щелью, коллекторную пластину, расположенную в центральной части кольцевой вакуумной камеры, и катушку встречного магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь незаг рязненной примесями плазмы, коллекторная пластина закреплена íà ljHлиндрической поверхности кольцевой вакуумной камеры таким образом, что между коллекторной пластиной и внешней поверхностью катушечки встречного магнитного поля образован равномерный кольцевой зазор, а в плоскость поперечного сечения диве ртора помещена дополнительная катушка.