Устройство для транспортировки плазмы

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ПЛАЗМЫ,содержащее цилиндрический металлический плазмопровод. соединенный вакуумно-плотно с источником и приемником плазмы, и коаксисшьную плазмопроврду магнитную систему, создающую импульсное продольное магнитное поле, о т л и .чающееся тем, что, с целью повышения КПД транспортировки плазТал посредством уменьшения потерь плазмы поперек магнитного поля, магнитная система выполнена по крайней мере из двух катушек, отстоящих одна от другой на расстоянии больше диаметра, но меньше двух диаметров плазмопровода, при этом за первой катушкой установлено металлическое кольцо толщиной больше толщины скин-слоя, возникающего при включении магнитного поля. (П

. COIO3 СОВЕТСНИХ

NQ

РЕСПУБЛИК..SU„, I 026572 А

pj s 6 21 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, v ae TomvoMV eaggmSerev

7 Д I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ.(21) 3355387/18-25 (22) 11.11.81 (46) 30.12.83. Вюл. В 48 (72) В.Н.Ляшенко, lO.В.Скворцов, В.М.Струнников и С.С.Церевитинов (53) 533.9 (088.8) (56) 1. Васильев В.И. и др. К вопросу о структуре плазменных сгустков коаксиальных инжекторов. журнал технической физики; т.38, 1968, В 6 с.. 99.

2. Ч.I.Vasilev etal Plasma Physics апй Nucleor Fusion Reseurch.

1974, v XI, р. 741-752, 1АЕА Чз.еппа, 1975 (прототип ). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ TPAHCGOPTH-

РОВКИ ПЛАЗМЫ,содержащее цилиндрический металлический плазмопровод, соединенный вакуумно-плотно с источником и приемником плазмы, и коаксиальную плаэмопроводу магнитную систему, создающую импульсное продольное магнитное поле, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПЦ транспортировки плазмы посредством уменьшения потерь плазмы поперек магнитного поля, магнитная система выполнена по крайней мере из двух катушек, отстоящих одна от другой на расстоянии больше диаметра, но меньше двух диаметров плазмопровода, при этом эа первой катушкой установлено металлическое кольцо толщиной больше толщины скин-слоя, возникающего при @

O включении магнитного поля.

102б572

f5

25

40

50

60

Изобретение относится к области управляемого термоядерного синтеза и может быть использовано в системах транспортировки высокотемпературной плазмы к магнитным ловушкам.

Известно устрдйство для транспортировки плазмы, выполненное в виде стеклянного плазмопровода, коакси ально которому установлен солено-, ид Г13.

Недостатком этого устройства яв( ляются потери плазмы поперек магнитного поля вследствие замагниченности плазмы при ее движении по плазмопроводу и увеличения ее диаметра, касание стеклянных стенок плазмой плазмопровода и загрязнение плазмы тяжелыми примесями, плохие вакуумные условия в плазмопроводе и недолговечность стеклянного плазмопровода.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для транспортировки плазмы, содержащее цилиндрический металлический плаэмопровод, соединенный вакуумно-плотно с источником и приемником плазмы, и коаксиальную плаз— мопроводу магнитную систему, создающую импульсное продольное магнитное поле C2 ). Недостатками этого устройства являются низкий КПД транспортировки плазмы из-за потерь на стенки плаэмопровода в результате диффузии плазмы поперек магнитного поля по мере ее движения и доставка плазмы к приемнику в замагниченном состоянии.

Целью изобретения является повышение КПД транспортировки плазмы посредством уменьшения потерь плазмы поперек магнитного поля.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для транспортировки плазмы, содержащем цилиндрический металлический плазмопровод, соединенный вакуумно-плотно с источником и приемником плазмы, и коаксиальнуо плазмопроводу магнитную систему, создающую импульсное продольное магнитное поле, магнитная система выполнена по крайней мере из двух катушек, отстоящих одна от другой на расстоянии больше диаметра, но меньше двух диаметров плазмопровода. При этом эа первой катушкой установлено металлическое кольцо толщиной больше толщины скинслоя, возникающего при включении магнитного поля.

На чертеже показано предложенное устрбйство, продольное сечение.

Внутри вакуумной камеры 1 установлен источник 2 плазмы. Плазмопровод, изготовленный иэ листовой стали толщиной 2 мм, пристыкован к камере 1 и сообщается с ней. Коаксиально плазмопроводу установлены катушки 4 и 5 магнитной системы. Их разделяет участок б плазмопровода беэ магнитного поля, длина которого больше диаметра, но меньше двух диаметров плазмопровода. 3a катушкой 4 расположено.металлическое кольцо 7. Это кольцо позволяет создать крутой градиент магнитного поля (более 0,5 кГс/см ) на входе в участок б. На участке 8 плазмопровода, расположенном внутри катушки

5, плазма вновь попадает в продольное магнитное поле. За плазмопроводом может располагаться сразу приемник плазмы или вновь металЛическое кольцо и следующие участок плаэмопровода без магнитного поля и участок плазмопровода, охватываемый катушкой. Транспортировка происходит следующим образом. В определенный момент времени в источнике 2 создается плазма. 3а 2,5 мс до этого момента на катушки 4 и 5 подается напряжение и создается импульсное продольное магнитное поле на участках плазмопровода. Таким образом, плазменная струя входит в плазмопровод с уже созданным магнитным полем. По мере движения плазмы по участку 3 происходит замагничивание плазмы за счет диффузии в нее продольного магнитного поля. Одновременно плазма расширяется и приближается к стенкам плаэмопровода. При достаточно большой длине участка 3 плазма расширяется до стенок, касается их и частично теряется. Для эффективной изоляции плазмы от стенок на выходе ее из участка 3 плаэмопровода перед участком б установлено металлическое кольцо толщиной боль ше скинслоя для экранировки магнитного поля катушки 4, и формирования таким образом, крутого градиента магнитного поля на входе в участок б. При пролете плазмой обЛасти с крутым градиентом в ней иэ-за развития неустойчивостей происходит интенсивное размагничивание, которое сопровождается повышением температуры плазмы. На участке б плазма движется свободной от магнитного поля. Длина этого участка выбирается из следующих соображений: если она будет меньше диаметра плаэмопровода, то области, свободной от магнитного поля, не будет, если же она будет более двух диаметров плаэмопровода, то плазма коснется стенок плазмопровода из-за своего поперечного разлета. На входе в участок 8 плаэмо" провода вйовь формируется тонкий скин-слой, разделяющий магнитное поле и плазму, и процесс диффузии плазмы и поля повторяется.

1026572

Составитель В.Чуянов

Редактор Л.утехина Техред Ж.Кастелевич Корректор Л.Патай

Заказ 10567/9 Тираж 427 Подписное

HHHHtIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Использование этого устройства позволяет транспортировать высокотемпературную плазму с высоким КПД (порядка 3031 и доставлять ее к приемнику с малой толщиной скинслоя, что необходимо при использованиях в термоядерных реакторах с магнитной термоизоляцией,