Устройство для удержания плазмы

 

Изобретение может быть использовано для управляемого термоядерного сннтсзя Цель изобретения - повышение устой чивости плазмы высокого давления. Устройство состоитиз последовательно чередующихся соленоидов 1 и квадрупольных катушек2,причем поля соседних квадрупольных катушек взаимно ортогональны. Замкнутые магнитные поверхности свакуной магнитной ямой получают выбором соленоидного поляВ иквадрупольного поля hсоответственно условиямВ Во/(1- ),() f(z) - нечетная периодическая функция, удовлетворят ющая соотношениее (1+f/l-f) , п -числовой параметр,позволяет получить зам- g кнутые магнитные поверхности с вакуумной магнитнойямой,Величина е определяет соотношение полуосей эллиптическо го поперечного сечения магнитных поверхностей . 3 ил. СО О СО О5

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСОУБЛИН!

5ц g б 2! В I/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 07.08.88, Бюл. !Г 29 (2 I ) 39280 I 8/3! -25

{22) 7.07.85 .,(7I ). Московский инженерно-физический нн стнтут (72) С; Ф. Перелыгин, Л. С. Соловь!!в н Б. А. Трубников (53) 533.9(088.8) (56) Ранцев-Картинов В. А., Трубников Б. А. О геометрии магнитных полей конвектнвноуЬтойчнвых плазменных конфигураций.

Фрэнка плазмы. — Сб. статей под ред. . С. !О. Лукьянова. М.: Атомнэдат, !967, с.. 3 — 9.

Соловьев Л. С. Гндромагннтная. устойчнвость .замкнутых плазменных конфнгурацнй. — В сб. Вопросы теорнн плазмы под ред, М. А. Леонтовича, М.: Атомнздат, l973, вып. б, с. 2!Π— 290. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ . ПЛАЗМЫ

„.Я0„„1364096 А1 (57) Изобретение может быть использовано для управляемого термоядерного сннтсзэ.

Цель изобретения — повьписнне устойчивости плазмывысокого давления. Устройство состоитиз последовательно чередующихся соленоидов 1и квадрупольных катушек2,причем полясоседних квадрупольных катушеквзаимно ортогональны.

Замкнутые магнитныеповерхности свакуумной магнитной ямой получают выбором соленоидного поля В иквадрупольного поля )т соответственно условиямВ=В,/(1-Е2 )" h=nB f /(1-О ) ", где f (z) — нечетная периодическаяфункция,удовлетворя-. ющая соотношениее"=(1+f/1-f),и "чис " ловой параметр позволяетполучить замЭ ф кнутые магнитныеповерхности свакууми ной магнитнойямой.Величина е опреде- у р ляет соотношение полуосей зллиптическо-

ro поперечного сечения магнитных поверхностей. 3 ил.

)ЗА (011() Нзобретение ОтиоситсЯ к технике, связанной с проблемой создания управляемого термоядерн1>го реактора, так, как продольное поле в ией не имеет сильных градиентов. 5

Целью изобретения является повышение устойчивости плазмы высокого давления.

11а фиг. 1 изображен фрагмент предлагаемого устройства, на фиг.2 показаны магнитные поверхности, образуемые тремя элементами устрой 10 стал. Поперечные сече>1ия этих поверхностей представляют собой эллннсы, вытянутые попеременно вдоль вертикальной и горизонтальной осей, что обеспечивает устойчивость плазмы в таком устройстве, на фиг. 3— распределения напряженности про-. дольного поля В и градиента h поперечного поля для минимального пробочного отношения П=-4, обеспечивающего устойчивость. Показанные зависимости имеют периодическую структуру. На периоде длииой 20

Е продольное поле В имеет по два значе-, ния В„ и В„„„одного знака, а градиент Ь. поперечного поля тоже имеет по два значения

Ь .- и h", но кривая h трижды по достиже25 полярность на противоположную. Максималь- ное значение продольного поля В ° находится там, где значение градиента h=0. В устройстве должно содержаться целое число периодов магнитной системы.

Устройство состоит из ряда последователь- 30 но соединенных модулей, каждый иэ которых имеет соленоид 1, созда>ощий продольное мл нитное полс, и квадрупольную катушку создающую поперечное поле. На схеме модули. протя>кенностью К,. выделены вертикальны ми пунктирными линиями. Поляр - 35 ности поперечных полей двух соседних модулей противоположны, что показано на фиг. 1 соответствующей стрелкой. Соленоид продольного поля должен располагаться на стыке двух соседних элементов, создающих поперечное поле. Таким образом два модуля образуют период L устройства, т.е. L=2K.

В каждом элементе продольное магнитное поле на оси изменяется от Вм н до

В макс и, кроме этого, характеризуется степенью эллнптичности в магнитных поверхностей. Магнитная яма получается при определенном подборе двух параметров: пробочного отношения П = и эллиптичВиз ности е. Эллиптичность магнитной поверхности определяется отношением поперечного магнитного поля к продольному.

Замкнутые магнитные поверхности с вакуумной магнитной ямой мо>кно получать, если выбрать поле соленоида В и квадрупольное поле h согллс>н> формуле и:«>бретения.

Устройство для удержания плазмы работает следук>1цим образом.

В магнитном устройстве создается магнитное поле. 3 а. счет высокоч лстотной иониэации газа (дейтерия или смесь дейтерия с тритием) или с помоц1ью продольного тока создается плазма с температурой 100-200 эВ при плотности 10"см ". Последую>ций подогрев ионов до температуры 10 кэВ осуществляется ВЧ-методами (ионно-гибрид-, ный, циклотронный резонанс) или инжекцией быстрых нейтральных частиц. После зажигания термоядерной реакции стационарный режим осуществляется за счет инжекции топлива.

В качестве конкретного варианта замкнутого магнитного устройства плазмы выбран рассмотренный элемент устройства, состоящий из системы, создаю1цей продольное магнитное поле, и системы, создающей поперечное поле. Р. счеты показывают, что если пробочное соотношение П=б, а радиус граничной магнитной поверхности г1>= 25 см, то оказывается, что при длине. элемента плазменной ловушки 100 см, т.е. при длине периода ловушки L 200 см, отношение давления плазмы к давлению магнитного поля может достигать I.

Формула изобретения

Устройство для удержания плазмы, содержащее. ряд последовательно Соединенных модулей, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости плазмы высокого давления, каждый из модулей состоит иэ соленоида и квадрупольной катушки, при этом полярность квадрупольной катушки чередуется от модуля к модулю, а продольное поле соленоида и поперечное поле квадрупольных катушек связаны соотношением

B= h=2n

Во п — — ) (1 — 1 ) + 1 где f — нечетная периодическая функция от координаты z обращающаяся в нуль на границе периода и удовлетво1+ „ ряющая соотношению е =(„ ) в котором е1 — отношение полуосей эллиптического поперечного сечения магнитных поверхностей;

 — продольное магнитное поле;

h — градиент поперечного магнитного поля; и — параметр, равный производному числу.

glue Р

Фаг J

Составитель I5. Чуянов

Редактор 1 I припева Текред И. Всрес Корректор В. Бутягв

Заказ 4406 Тираж 395 I1одписное

III Iltl tl lI1 I u t <;II ««ий <го K<)÷«òeò < (;(:(.Р по делам <<3<16I)eòå««é и открытий

I I:в<51. М< скин, Ж:5;<. Ра" шская на<<.. л. 4<5

Illa <»«и«««««и<к<и< I<«I<» «<< «< иредиринтие, <. 1а<г< род, ул. 11роектная, 4