Замкнутая магнитная ловушка термоядерной установки

 

Использование: физика плазмы, управляемый термоядерный синтез. Сущность изобретения: для устранения резонансов нижних гармоник в замкнутой магнитной ловушке. Каждый замыкающий криволинейный элемент постоянной кривизны состоит из двух центральных соленоидов в форме полуторов и двух крайних соленоидов в форме четвертей торов. Между центральными соленоидами установлен соленоид в форме прямоугольного участка, длина которого равна половине радиуса кривизны криволинейного элемента. 1 ил.

Изобретение относится к физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу и может быть использовано при проектировании и строительстве замкнутых термоядерных систем типа Дракон.

Известен способ магнитного удержания термоядерной плазмы в замкнутой магнитной ловушке [1], состоящей из двух прямолинейных участков, замкнутых КРЭЛов. Переход магнитной конфигурации из КРЭЛа криволинейного равновесного элемента в прямой участок осуществляется в относительно короткой переходной области. КРЭЛ состоит из пяти полутороидальных соленоидов круглого сечения.

Наиболее близким к изобретению является устройство [2], которое предполагает без изменения топологии оси криволинейного элемента (КРЭЛа) изменять угол вращательного преобразования в системе, изменяя кривизну различных участков КРЭЛа. Предполагается создавать КРЭЛы из полуторов с разной кривизной (кривизна центрального полутора больше кривизны крайних). При этом изменяется угол скачка нормали на стыке КРЭЛа с прямым участком, а тем самым и полное вращательное преобразование во всей системе. Однако при этом увеличивается длина оси КРЭЛа, причем зависимость ее от угла скачка нормали оказывается довольно сильной.

Целью изобретения является повышение эффективности удержания высокотемпературной плазмы за счет устранения резонансов низших гармоник в ловушке при заданной (без существенного увеличения длины оси криволинейного элемента) длине криволинейного элемента.

Для этого в замкнутой магнитной ловушке термоядерной установки, содержащей прямолинейные участки с однородным магнитным полем и замыкающие криволинейные элементы с вращательным преобразованием магнитных силовых линий, выполненные в виде последовательно соединенных соленоидов тороидальной формы, каждый криволинейный элемент состоит из симметрично расположенных двух центральных соленоидов в форме полуторов и двух крайних соленоидов в форме четвертей торов одинаковой кривизны, при этом между центральными соленоидами соосно установлен соленоид в форме прямолинейного участка, длина которого равна половине радиуса кривизны криволинейного элемента.

На чертеже изображен КРЭЛ, состоящий из двух соединенных между собой одинаковых полуторов 1 и 2 и двух одинаковых четвертей тора на краях 3 и 4 так, что полутор 1 соединен с четвертью тора 3, а полутор 2 - четвертью тора 4. В центре расположен прямой элемент 5 магнитной конфигурации, соединенный с полуторами.

Ловушка работает следующим образом. С помощью катушек с током, составляющих соленоид продольного поля, создается магнитное поле ≈2 Тл. Высокочастотной ионизацией газа создается плазма с температурой 100 - 200 эВ при плотности n≈10¹⁴ см^-3. Последующий нагрев ионов до температуры ≈10 кэВ осуществляется высокочастотными методами (нижнегибридный, циклотронный резонансы) или инжекцией быстрых нейтральных частиц. После зажигания термоядерной реакции стационарный режим осуществляется инжекцией топлива.

Предлагаемое устройство позволяет устранить низшие резонансы магнитной конфигурации (резонанс второй гармоники) при увеличении длины не более чем на 5 % , тогда как в прототипе для устранения резонанса второй гармоники требуется почти в два раза увеличить длину КРЭЛа.

Формула изобретения

ЗАМКНУТАЯ МАГНИТНАЯ ЛОВУШКА ТЕРМОЯДЕРНОЙ УСТАНОВКИ, содержащая прямолинейные участки с однородным магнитным полем и замыкающие криволинейные элементы с вращательным преобразованием магнитных силовых линий, выполненные в виде последовательно соединенных соленоидов тороидальной формы, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности удержания высокотемпературной плазмы путем устранения резонансов низших гармоник в ловушке при заданной длине криволинейного элемента, каждый криволинейный элемент состоит из симметрично расположенных двух центральных соленоидов в форме полуторов и двух крайних соленоидов в форме четвертей торов одинаковой кривизны, при этом между центральными соленоидами соосно установлен соленоид в форме прямолинейного участка, длина которого равна половине радиуса кривизны криволинейного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1