Способ удержания плазмы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<>602067 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 15.11.76 (21) 2420296/18-25 с присоединением заявки М вЂ”. (23) Приоритет

Опубликовано 250380.Бюллетень HP 11

Дата опубликования описания 300380

Н 05 Н 1/00

Государственный комитет

СССР оо дел. и и1обретений и открытий (О) УДК533.92. .621(088.8) (72) Авторы изобретения

О. A. Лаврентьев, Н. Н. Саппа и Б. А. Шевчук (71) Заявитель (54) СПОСОБ УДЕРЖАНИЯ ПЛАЗМЫ = ИР " > е

Изобретение относится к физике плазмы и проблеме управляемого термоядерного синтеза. Оно может быть использовано для получения и удержания высокотемпературной плазмы. 5

Известен способ получения и удержания плазмы в мультипольной магнитной ловчшке, согласно которому возбуждают ограничивакщее плазму магнитное поле пропусканием встречно-парал-10 лельных токов по четному числу проводников, охватывающих рабочий объем ловушки (1) . Плазма при этом может создаваться инжекцией плазменных сгустков через магнитные щели ловушки. Од.15 нако большие потери плазмы через магнитные щели и малый внутренний объем ловушки не позволяют получить в ней достаточно большой плотности плазмы.

Наиболее близким техническим реше-2(} нием к предложенному является способ удержания плазмы в мультипольной магнитной ловушке, основанный на возбуждении ограничивающего магнитного поля пропусканием встречно-параллель- 25 ных токов по m парам проводников, охватывающих рабочий объем ловушки и расположенных на расстоянии r от ее оси, и последующем закрывании магнитиях щелей ловушки (2) . 30

Недостатком этого способа также является сравнительно низкая плотность удерживаемой плазмы, обусловленная тем, что магнитные щели ловушки закрывают путем подачи запирающих электростатических потенциалов. При этом плотность плазмы и связана с ограничивающим магнитным полем соотно-. шением:. где Н вЂ” напряженность магнитного поля;

mö — масса электрона;

С вЂ” скорость светат коэффициент, связанный с электростатическим запиранием магнитных щелей.

Однако известно, что(о в лучшем случае достигает О, 3, что ограничивает величину плотности плазмы, удержт живаемой в мультипольной ловушке с электростатическим закрыванием магнитных щелей.

Целью изобретения является увелиение плотности удерживаемой плазмы.

Поставленная цель достигается тем, что закрывание магнитных щелей ло602067 вушки обеспечивают пропусканием по ее нечетньм и четным проводникам токов ), и -), взятых в соотношении

eí((/д- )

QÁ<< (/) ) где R — радиус рабочего объема ловушки.

Закрывание магнитных щелей осуществляют после окончания инжекции заряженных частиц в объем ловушки. При этом образуются силовые магнитные линии, огибающие объем ловушки и закрывающие магнитные щели. В общем виде внутренняя граничная силовая линия, закрывающая цели, описывается уравнением:

2mk „reek

l% (ел (,. ) -2(р ) соате(-еи(— „) (ъ+ 2в% аЪ н т

",Ee (» H ""e(,) " ðà e).å.(() (-фа где r и 9 — радиальная и азимутальная координаты;

1 при Р 4Y 1< = 1 при >>p.

Из уравнения (2) видно, что при малой разности величин токов, пропускаемых по четным и нечетным проводникам, внутренняя граничная силовая линия, запирающая магнитные щели, огибает объем ловушки на значительном расстоянии от оси ловушки, это мсжет привести к соприкосновению плазмы со стенкой вакуумной камеры.

При R = r i r, 8 = 0 (максимальо ное удаление от оси. ловушки внутренней граничной силовой линии) можно 40 получить связь между режимом изменения токов и изменением радиуса объема удержания: . 2

31

e(gI ) ) = p— - „ о

Так, например, в случае 14 проводников достаточна разность величин токов 5%, чтобы удаление от оси ловушки внутренней граничной силовой линии не превышало 1,5 R. Причем, как видно иэ уравнения (.3), для большего числа проводников максимальное удаление этой силовой линии уменьшается.

В предложенном способе плотность 55 удерживаемой плазмы связана с величиной ограничивающего плазму магнитного поля соотношением н (4)

8 Н Т 60 где — отношение газокинетического давления плазмы к давлению, магнитного поля;

" — постоянная Больцмана; T — температура плазмы. 65 для осуществления термоядерных реакций величина (должна быть порядка 40-100 кэВ, 5 — до 1, т. е. давление плазмы уравновешено давлением магнитного поля. Сравнивая это значение с величиной плотности плазмы из уравнения (1), где щз с а 500 кэВ, можно утверждать, что предложенный способ удержания плазмы увеличит плотность плазмы в мультипольной магнитной лонушке примерно в 10 раз.

На фиг. 1 и 2 показана конфигурация магнитного поля в поперечнсы сечении мультипольной ловушки соответственно но время инжекции заряженных частиц и после окончания инжекции.

По проводникам 1, ограничивающим объем ловушки, пропускают равные антипараллельные токи. Силовые линии 2 магнитного поля при этом образуют магнитные щели, через которые производят инжекцик заряженных частиц инжекторами 3. После окончания инжекции повышают величину тока, пропускаемого либо по четным, либо по нечетным проводникам, в,соответствии с уравнением (3) . При этом образуются силовые линии 4, огибающие объем ловушки и закрывающие магнитные щели, Таким образом, при реализации пред. ложенногo способа отпадает необходимость применения электростатических потенциалов для запирания магнитных щелей, а плотность удерживаемой плазмы возрастает на порядок.

Формула изобретения

Способ удержания плазмы в мультипольной магнитной ловушке, основанный на возбуждении ограничивающего магнитного поля путем пропускания встречно-параллельных токов по m парам проводников, охнатывающих рабочий объем ловушки и расположенных на расстоянии Ро от ее оси, и последующем закрывании магнитных целей ловушки,отличающийся тем, что, с целью повышения плотности удержания плазмы, закрывание магнитных ных щелей ловушки обеспечивают тем, что по ее нечетньм и четным проводникам пропускают токи 2 и 3 2 удовлетворяющие соотношению

, « (/;)-

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Брагинский С. И. и др. Физика плазмы и проблемы управляемых термоядерных реакций, т. 3, M., 1958, с, 300.

2. Лаврентьев О, A. и др. Исследования многощелевой электромагнитной ловушки. У.Ф.Ж., т. 19, 1974, с. 1278.

60 067

Риг. t

Уит. и

Составитель E . Громов

Редактор E. -Месропова Техред H.Êîâàëåâà Корректор Ю. Макаренко

Заказ 499/48 Тираж 885 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, ж-35, ваушскав вав., в. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4