Термоядерная установка

 

(в1 Я (и) 1702810 А1 (51) 5 G31B1 60

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РВСИУВЛИК

f0 РСТВВНЯОВ ЙМЕЙТ1!ОЙ . О, ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

;:; К ТОРНОМУ CSHftE1vJlhCTBY

" ;-, 1 - ",: -:., -.-:.,-::,:: .; -;: .;::::;:::-: :: ::::. -:-. :. -.:-: :-:-::.:;::; . ; 2. (22) О1;60 .:;::- ::. -:::::-.:::.- -" " - ; - -:,:,;- :- ::::.; -:::::;:,-:-:: - ::- :--;:-:- :-"-:- йая корфй@ия магнитного лож Устройство содер(Й)фРМОЯДЕРНАЯ-УСТАНОВКА:-:. - :-.. .",: -;." . ";, ро4дальйый соленоид"магнитной системы с воз3 1702810 4

Изобретение относится к физике плаз- ревод магнитной трубки может оказаться мы и управляющему синтезу, может быть недостаточно плавным использовано при разработке термоядер- .: - Целью изобретения «вляется упрощеных установок и является дополнительным: ние процесса юстировки и более плавной к авт, св. М 1499565.,: . 5 к6рректировки магнитного поля. В прототиИзвестна термоядерная установка стел- пе корректировка магнитного поля осущестлараторного типа, имеющая магнитную си- вляется двумя корректирующими стему в виде замкнутого пространственйбгб - элементаМи (КЭ), а в предложенном технисоленоида в форме восьмерки, составлен- ческом решении — одйим КЭ, так как он ную из четырех полуторов одинаковой кри- 1 » имеет возможность вращения вокруг оси визны,., "- . :.--:.: :,: . магнитной системы и, кроме того. скрещенНедостатком этого устройства является - ные витки охватывают соленоид, не нарушато, что все 64 катушки магнйтной системь! ." .ют однОродности его магнитного поля и жестко закреплены в массивных кольцах из осуществляют более плавную корреляцию текстолита и поэтому исключается всякая 15 йоля, чем в прототипе. предложенное уст803Mo®HocTb регулировки иэ пОльжеййя-:." .: poAciiso K3 может 6 T np MeHeHo a m podna исправления ориентации катуаеК;,"::-::: :--". кбм 1слассе термоядерных установок (ТЯУ)

Ближайшим техническим решением яе- -" уже существующих, поскольку для ее ис ляется устройство, которое осущеСтвляет - пользоеания не требуется никаких констдальном солейоиде посредствоМ разнесен- : магнитных ных друг от друга групп корректйруюЩих: Сущность изобретения заключается в соленоидов, содержащих йо два" электриче- . " .тбм," -что-а устройстве для коррек ировки ских изолированных соленоида; имеющих, магйигногополя втермоядернойустановке, центр, лежащий на оси тороидальной маг- 25 состоя цейиз разнесенных друг от друга по нитной системы; причем лййий пересечения - :: оси установки двух групп корректирующих плоскостей соленоидов каждой группы йер-" .: соленоидов. корректирующий элемент выПЕНДИКУЛЯРНЫ ДРУГ ДРУГУ И ОСИ ОСНОВНОГО ."; nChÍÅÍ В ВИДЕ СкРЕЩенных и взаимно изосоленоида,:..: -".-:. . .:- .,-- .:,,:, . - .- .: .. :::":.. лированных витков, охватывающих .Известное решение имеет ряд недо- 0 основной соленоид и размещаемых так, что статков. Во-первых, регулировку opиентs- . их центры расположены на линии пересечении двух СкрещенНЫх витков:- - "нйя плОскостей витков пересекающей ось корректирующих соленбидов; входящих а:::: : магнитнойсистемыперпендикулярнокэтой общую магйитную систему, осущесталять : оси-с возможностью вращения вокруг этой трудно, тйк как пределй угловых йеремеш(е- ® оси йа угол ф,ОЩ.=2л а угол О между ний соленоидов весьма ограййчены и поэто»" .. ". му регулировка может быть неполной;,: -; клоненными от плоскости, делящей угол О

Во -вторых, сама система, обеспечиваЮщая";:,:." пополам, определяется соотношениями низмом, В-третьих, этот механйзм Должен .4О :: .-,,;::;. ::;;:;:::.:- и быть очень прочным, поскольку магнитная - где X — результирующее смещение магнитсистема установки испытывает большие ме-:: ной оси, причем направление этого смещеханические и динамйческие нагрузки. 3 ех-:,..::; ния задается углом ф; ническое решение последних двух йроблеМ:::::- .:. h — расстояние между витками основно осложняется тем"; что, как указано выше,. 45 го соленоида; . место для размещения Юстировочйого Ме- :.".. (и lg — токи в пересекающихся витках ханизма ограничено. Соответственно ука- ":- равны и противонаправлены; занный механизм дблжен быть .;. :. -ток.в основном соленоиде. компактным, что; может нанести ущерб;;:.," Для оценки случайного сдвига магнитйрочностным качествам корректировбчного 50 ной силовой линии, создаваемого одним соустройства. Накойец, еще бдин Качествен-» ": леноидом (hx<), можно использовать ный недостаток прототипа: поскольку Об- . формулу ласть перевода магнитной силовой трубки:::,... h а иа новый уровень определяется радиусом 2 витков корректирующих соленоидов, кото- 55 где h - расстояние между дискретными сорый в прототипе фиксирован (он равен ра- леноидами; диусу витков соленоида основного . а-угловоесмещениесоленоигч, магнитного поля), та в случае относительно тогда полное смещение силовой линии, соузкого витка соленоида основного поля od- здаваемое тороидальной магнитной .Систе1702810 этих условий магнитное поле мало возмущается витками в приосевой магнитной трубке

Ь радиуса —. Выбор а> ограничивается как

2 конструктивными условиями (витки КЭ дол жны охватывать витки основного соленои- да), так и условием а1Ы, где Икр - радиус Rg кривизны магнитной оси вблизи центра КЭ), обеспечивающим малость возмущений от каждого витка КЗ на участки приосевой маг- нитной силовой трубки, удаленные от цейтуа КЭ, по сравнению с совместным влиянием витков КЗ, создающим смещение магнитной. силовой линии согласно формуле

Р)

Изобретение поясняется чертеж м, где представлен К3, который состоит иэ двух перЕсекающихся витков 1- и 2, охватывающих основной соленоид 3 и находящихся на одной оси 4. Посредством,оси 4 витки 1 и 2 соединяются с кольцом 5, которое размещается в пазу опоры 6 и болтом 7 фиксируется . в опоре 6. болт 8 прикрепляют опору 6 к основанию 9 установки. Витки 1 и 2 пересекаются под углом 0 и имеют угловой сдвиг, равный относительно координатной оси

Х, которая лежит в плоскости кольца 5.

Корректировку положения в магнитной оси в магнитной системе плазменной ловушки производят следующей последовательностью операций. Сначала определяется погрешность в положении диx>(z>)=

z2 22 + мой. состоящей из N соленоидов, запишется в виде

° ЛХм= vI) .-у- = -р,, (2)

ha (1 где L — длина тора по осевой линии; 5 а — среднее угловое отклонение одного соленоида.

При наличии среди N соленоидов, установленных со средней угловой ошибкой а, одного соленоида с регулируемым йекль- 10 ном можно скомпенсировать уход магнитной силовой оси от расчетного положения, задав соответствующий угол наклона а регулируемого соленоида, причем величина, этого угла оценивается соотношенйеМ а=ФУ а .. (3)

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

Смещение магнитной силовой оси, создаваемое одним тонким виткоМ, в перв0м приближении можно записать в виде

dx1 h a 1 — z3/2 (4) 25 (Г21 2а (1+8) при x>(z)=0, zt- О, где — — относительное х»

Z смещение магнитной силовой оси; й1 —а относительная координата оси, а радиус витка соленоида. Интегрируя Это уравйение, получают зависимость:

x> I z> - -4o -, xil ц - + ® . "

ha

4а

ha 4О

4а

Аналогично для случая двух дополнительныхх по отношению к исходному солено.иду колец радиуса а1, с одним и тем tee центром. с осями, отклоненными плоскостя- 45 ми (х, z) от плоскости, перпендикулярной к

Оси соленоида, на углы а1 и а z и с токами

I q, 12 — 11, можно получить зависимость x(z) e виде

11hzz(1 + — ).

zf 5О

x(zz)=

° (a> - а ), 1(1 +3)

72 зк (6)

ai

x l= ч.,(а1 - а ). х1ч, (а1 — а ) Условие lz--I > необходимо для того, чтобы на оси соленоида не возникало магнитной пробки или минимума В. В частности, при a2- -a t из (6) следует формула для смещения приосевых магнитных линий: .Лх =xl — х1= 0,0=2a>, (7)

11h

2l z 00z — 00 где 0- угол между плоскостями.

Следовательно, можно регулировать смещение hx либо с помощью изменения токов 11, lz = — 13, либо изменением угла раствора Олибо и тем и другим способом вместе.

B случае поворота корректирующего элемента (КЗ) на угол ф относительно, оси соленоида иэ формулы (7) следует соотношение для смещений магнитйой оси перпендикулярно оси соленойда

Ax= 1 о Ф 1-- —;.э1пФ (8)

i> 1 0 11 1 0

Из расчетов следуют условйя соотношения токов 11/1 и угол раствора витков

0 КЭ:О< 11/1 1:0< 0 «0,2. при выполнении

7 .. — 1702810 8 скретных солейомидов или магнитной оси ка- ro витка @jib разны а н х зн ачении угла азимуким-либо известным способом, например тального поворота ф КЭ относительно оси измерением напряженности поля в солено- 1-го витка составили в ус о иде 3, Затем по найденнйм отнклонениямк и гласйо формуле (7), должно было быть: эадаснтному углу О раствора витков КЭ рас- 5 Лй = 0,1 отн.ед. Созф четным путем подбирают отсношение t>/i и . Лz=0,1 отн.ед. sin,äëÿ óãëoâ величину угла ф азимутальйого поворота - — г,л; Зл . &t,3m.? витков КЭ. Окончательная коррек йровка . - 4т2 Г " Г 2 Г доводится итеративным способом по фор- . соответственно: ЛЙ- 0.0924, 0,0652-0,03муле (8) изменением токов l1 I4 углбвф и О. 10 0,0656; — 0,0926 — 0,0657, — 0,03, 0,0653

Изобретение йллюстрйруе1 ся следую--.: отн,ед. hZ=2 10, 0,0687, 0,0974, 0,0684, щит приметром сс!етйай модели тброикдал - - 2 -10., — 0,0685, — 0,0969, — 0,0686. ного соленоида,: пернво начальное ..Таким обрарбм погрешность относительно соСтотявтшего ЙзФ бесконечно тон1союго коль- . - формулы (7) оказалась менее 8 . при этом ца, с сото1.ношением — =0,4 радиус солеНои- . смещении М и Ж в плоскостях разйых .

15 витков основйого соленоида отличалйсь на а . 2л ремещается и магнитная трубка, охватывао - - щая магнитную связь, причем

- орректеируюнщий элеменмт моделиРо- - - ющая магнитную вался двумя Допоклнителмьнь1мит кольцами с 20 деформации сечения трубки малы даже прй радиусом а1-1,2 а, Центры которых находи : . относйтельно большом ее радиусе, равном. лйсь в плоскости витка тороидального соле-., - a противоположные стороны 6i гйометритче- .:.:. дящих в плоскости 1-го витка через точки с ской тороидальной оси, угол 00у2 задавал- 25 ...,- : . а - а .: координатами (R,Z):(R>+ 2, О): (RT, 2);(RTИ ОТ1лбненилми Ь| Мииичных,вейтбрбв:::, -,:: ":: а".—:..-,. :„ -.

Ф (0,0922, 0,0042), (0,0782, -1,2 10 з), (0;0914, соглесно Формуле (т) Ьк = < т е: лрр нс, -00041), т е. смещеннямапо отклоняются от .;:: : у: - следующего из формулы (7) прогноза (О, 1, а — -10 отн.ед., — =0,4; I j=--lq®,25l, а1 = — =0,1, : -; 0). Также малы отКлнонения поведения силовытхлйний, соссздаваемое КЗ на поЛном обхо-;:- .::::„ предсказаний по формуле(7) и для всех дру гих углов ф (всего рассчитыв„îñü 8 си .ц „, . -....: .. :.- " .. у - вых лйний, каждая при 8 значениях угла ф ределяющей магнитное попе одного д)льцф по формуле с полны и элл птическиМи ин- . Ро стврм мало деформирует структуру магтеграламй К и р с относительной 1очностыб . н тных Силовых линий в соленоиде..

10" и прослеж ваю4ей магнитную сил - ПеРеход силовой линий с одного УРовнЯ на вую-линйюпомкетодуРунге-Кутасабсолот- 4 ДРУгой пРоисходи г в основном в области

4 вблизи КЭ размером порядка Pa yea a> тороидального соленбида, не пр выша .. олец КЭ, как и видно из формулы (6), прищей 5 10 отнед 1е 5 10 5а результа . ем по еречное магнитное по е. создаваты расчета показа ик. ч о даже для мое КЭ, мало влияет на абсолютное существенного отклонения от случая бес о- величинУ (В) вектоРа полного магнитного нечно прямолиней ого соленоида, jjh„кот оля в приосевой области (".Ри расчетах от- .

50 поля в и рого выведена фор г,ла (7). а именно при - носительные отклонениЯ (В) вносимые КЭ, составляли примерно 6 10 . Это свойство метрической оси тора, точность выполнейия

p} остается достаточно высбкой для итер - магнитной оси позволвет пр е ить.его в а-55 сит тйвногопроцесса корректйровки магнитной системах с пространственной осью, в котооси с помощью предлагаемой схемы коррек- Рых аРактеРнаЯ длина, на котоРой сУщесттировки. рассчитанные программой значе- венно сказывается кручение оси. больше ия ий hR и Z ля агни н и д УЮ а1колец КЭ.. силовой линии, проходящей через центр 11702810 . 10

М 1499565, кл. 6 21 8 1/00, 1981 . (56) Авторское свидетельство СССР

Составитель Г.Шергин

Техред М.Моргентал ": Корректор, Н.Милюкова (.Ф

Редактор Т.Лошкарева

Тираж, ".Пбдписное

Н ПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3193

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

:1

Формула изобретения, ля, корректмрующид элемент выполнен в

5 виде двух скрещенных и взаимно изблироTEPM0RAK1*HAR УСТАНОВКА по авт. ваннйх токопроводящих витков, охватывасв. N 1499565, отличающаяся тем, что, с ющих основйой торойдальный соленоид .целью упрощения процесса юстировки и магнитной системы с возможностью 6раболее плавной коррекции магнитного по- щения вокругоси соленоида. е