Осесимметричная электромагнитная ловушка

 

Изобретение относится к физике гтаэнл. Для увеличения времени удержания плазмы в многощелевой электро245 zzi магнитной ловушке в ее вакуумной камере 1 соосно основным встречно подключенным соленоидам 2 установлены согласно подключенные к источнику ка дополнительные соленоиды 3 большего диаметра, чем основные. Выходу ионов через кольцевые магнитные щели препятствует высокий потенциал на отражательШ)1х электродах 4. Область магнитных поверхностей удерживающего поля, где grad , пересекается в торцах диафрагмы 5. Этим обеспечивается стабильность относительно желобковой неустойчивости. При этом радиус г отверстия торцевых диа-, фрагм, выбирается из соотношения grad( J dl/B(r, Z) 0;1 где 1 - длина силовых линий магнитного поля В меж ду диафрагмами. 1 ил. сл с: со lN9 Ю 00 vl 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECflYS JlHK

„„SU„„1322874 д1 (5 l ) 4 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I ! 2

1Ы ь 5

К A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3977 235/24-25 (22) 19.09.85, (46) 15.03.88. Вюл. 11 10 (72) О..А.Лаврентьев и Н.Н.Саппа (53) 533.9 (088.8) (56} Лаврентьев О.А. и др. Инжекция электронов в электромагнитную ловушку. — Украинский физический журнал, 1966, т. 11, У 9, с. 982-990.

Лаврентьев О.А. и.др. Электромагнитная ловушка "Юпитер". — Украинский физический журнал, 1979, т. 24, У 7, с. 1019-1023. (54) ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЛОВУШКА (57) Изобретение относится к физике плазмы. Для увеличения времени удержания плазмы в многощелевой электро295 магнитной ловушке в ее вакуумной камере l соосно основным встречно подключенным соленоидам 2 установлены согласно подключенные к источнику тока дополнительные соленоиды 3 большего диаметра, чем основные. Выходу ионов через кольцевые магнитные щели препятствует высокий потенциал на отражательных электродах 4. Область магнитных поверхностей удеркивающего поля, где grad U>> О, пересекается в торцах диафрагмы 5. Этим обеспечивается стабильность плазма относительно желобковой неустойчивости. При этом радиус г отверстия торцевых диафрагм, выбирается иэ соотношения с

grad(J d1/B(r, Z) 0:, где 1 — длина силовых линий магнитного поля В между диафрагмами. l ил.

1322874

Изобретение относится к физике плазмы и проблеме управляемого термоядерного синтеза и может быть использовано для получения высокотемпера5 туркой плазмы.

Цель изобретения — увеличение времени удержания плазмы в электромагнитной ловушке.

На чертеже показан пример выполнения предлагаемой электромагнитной ловушки.

В цилиндрической вакуумной камере

1 соосно размещены встречно подключенные к источнику тока основные со- !5 леноиды 2 (на чертеже представлен более общий вариант ловушки с четным числом соленоидон 2). Соосно им расположен ряд соленоидов 3 большего диаметра, чем основные соленоиды. С внутренней стороны соленоидов 2 против щелей между соленоидами располагаются цилиндрические отражательные электроды 4, подключенные к источнику нысокого отрицательного напряже- 25 ния. В торцовых частях устройства размещены заземленные торцовые диафрагмы 5. Радиус r отверстия опредеdl ляется as условия grad() †††-)

В(гу ZI) 30 О, где 1 — длина силовых линий маг" нитного поля В между диафрагмами.

Лонушка работает следующим образом.

После достижения необходимого вакуума н камере 1 по соленоидам 2, 3 пропускают токи для создания удерживающего магнитного поля, причем по соленоидам 2 пропускают токи так, чтобы их направление в соседних про- 40 водниках было противоположно, а направление тока во всех соленоидах 3 было одинаково, На электроды 4 подают высокий отрицательный потенциал.

В объеме 6 удержания плазмы ловушки, 45 ограниченном магнитными поверхностями 7, образованными солеинодами 2 и

3, СВЧ-методом или путем инжекции электронного потока через одну из магнитных щелей (инжектор электронов не показан) создают плазму. В цент50 ральной части объема удержания, в области, где магнитное поле мало или равно О, образуется облако электронов, отрицательный заряд которых

55 удерживает в ловушке ионы плазмы, Профиль плотности и удерживаемой в электромагнитной ловушке плазмы пикирован к центру (grad n (О). Это было зарегистрировано на всех исследованных ловушках подобного типа. Выходу ионов через кольцевые магнитные щели препятствует действие центробежной силы, возникающей при наличии скрещенных электрических и магнитных полей и направленной в центр ловушки, Выходу электронов в магнитные щели препятствует высокий отрицательный потенциал на отражательных электродах. Электроны, покидающие объем 6 удержания, где магнитное поле мало или равно О, диффундируют через слой ограничивающего плазму магнитного поля со скоростью 1/ . Потенциальdl ная функция U t †††-- в рассмат4 B(r, Z) риваемой магнитной конфигурации, как было показано численными расчетами, уменьшается по мере удаления от оси системы. При достаточном радиусе U начинает возрастать, однако область магнитных поверхностей удерживающего поля, где grad U ъ О> пересекается н . торцах диафрагмами 5. Этим вследствие хорошей электронной проводимости вдоль силовых линий ограничено попадание плазмы в область, где grad U "

xgrad п (О, чем обеспечивается стабильность плазмы относительно желобко ных не ус той чино с тей, Таким образом, в эавяляемом устройстве эффективным удерживающим плазму средством является не только электрическое и магнитное поля, но и возникающая при их комбинации центро бежная сила. Позитивное воздействие ее на удержание ионов, связанное с особенностями магнитной конфигурации предлагаемого устройства, позволяет увеличить в 1,5-2 раза ширину магнит» ных щелей электромагнитной ловушки, доведя тем самым величину пронисания потенциала электронов ф до максимально возможной величины, сравнимой с потенциалом в центре ловушки. Увеличение а — толщины диффузионного слоя магнитного поля позволит уменьшить диффузии электронов из ловушки, т.е. увеличит время удержания плазмы.

Формула и з о б р е т е н и я

Осесимметричная электромагнитная ловушка, содержащая цилиндрическую вакуумную камеру, в которую помещены соосные встречно подключенные к источнику тока соленоиды, цилиндричес1322874

Составитель В.Чуянов

Редактор Г.Наджарян Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Заказ 1201

Тираж 395 Подпи с но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 кие отражательные электроды, закрывающие магнитные щели и торцовые диафрагмы, отличающаяся тем, что, с целью увеличения времени удержания плазмы, в вакуумной камере соосно основным соленоидам установлены согласно подключенные к источнику тока дополнительные соленоиды большего диаметра, чем основные, а радиус г отверстия торцовых диафрагм выбран соотношения gгаЬ(J - ---- )= p из г Ьl 8lr, z где — длина силовых линий магнит» ного поля В между диафрагмами.