Модульная магнитная система торсатрона Советский патент 1984 года по МПК G21B1/00 

00 а Изобретение относится к физике плазмы и может быть применено в уст ройствах, используемых при исследованиях, которые связаны с проблемой управляемого термоядерного синтеза . Известны модульные конструкции магнитной системы стелларатора-торсатрона с разъемными элементами вин товой обмотки и с дополнит.ельными проводниками, создающими неоднородн тороидальное и паразитное поперечные магнитные поля l . Наиболее близкой к предлагаемой является модульная магнитная система торсат рона, каждый модуль которо состоит из части 6 -эаходной винтовой обмотки и части компенсационной .убмотки, используемой в качестве об ратного провода и состоящей из Р сегментов, соединяющих по току через перемычки конец части одного захода с началом части соседнего захода винтовой обмотки 2 . Однако форма ко ипенсационной обмотки обусловливает ее далекое расположение от рабочего объема и увеличенную мощность питания, бол шие токи в перемычках и соответстве но большие расстояния между ними, существенные возмущения поля в рабочем объеме и большие пондеромотор ные силы, действующие между перемыч ками. Кроме того, конструкция модуля с подобными перемычками затрудняет объединение модулей в единую горообразную систему. Цель изобретения - уменьшение во мущений магнитного поля, обусловлен ных дискретностью модульной магнитной системы и наличием перемычек, снижение мощности тепловых потерь в перемычках, уменьшение и более равномерное распределение пондеромо торных сил, действующих между персемычками, выбор в широком диапазоне количества модулей, создание модульной системы на основе винтовой обмотки с любой заходностью, объединение всех модулей в единую торообразную конструкцию с торцовым опи ранием соседних модулей. Цель достигается тем, что в модульной магнитной системе торсатрон каждый модуль которого состоит из части Е -заходной винтовой обмотки и Части компесационной обмотки, используемой в качестве обратного про вода и состоящей из Р сегментов, соединяющих -по току через перемычки конец части одного захода с началом части соседнего захода винтовой обмотки, ампервитки каждого захода винтовой обмотки разделены на Р/К группы, которые в конце каждого захода части винтсвой обмотки соединены по току с, началом соседнего захода Р/С перем чками и Р /е близлежащими сегментами компенсационной обмотки так, что все перемы 1ки расположены в один ряд в меридиональной плоскости тора и образуют с перемычками соседнего модуля пар токовых перемычек с противоположно направленными токами в каждой паре, при этом число сегментов Р должно быть большим и кратным . На фиг. 1 изображен модуль магнитной системы торсатрона; на фиг, 2 - принципиальная схема модуля; на фиг. 3 - схема соединений концов модульных обмоток. Система содержит модуль 1 с частью винтовой обмотки 2 (), частью компенсационной обмотки 3 ( Р 12) и перемычками 4 между винтовой и компенсационной обмотками. Эти перемычки образуют торцовую плоскость 5 модуля. На фиг. 2 изображена развертка модульной обмотки в плоскости e-tf ( 9 - полярный угол, ( -азимут по большому обходу тора) с тремя модулями трехзаходной винтовой обмотки (6-8 - начала, 9-11 - концы каждой модульной обмотки), где L - длина каждого модуля по обходу тора, - полные токи винтовой 2 и компенсационной 3 обмотки. В данном случае показана компенсационная обмотка с мультипольностью Р . При увеличении Р количество проводников между точками 12 и 13 увеличивается и равно Р /6 . Расстояние между соседними модулями 1 равно А На фиг. 3 R и cij, обозначают соответственно большой и малый радиусы тороидальной поверхности, на которой уложена винтовая обмотка. Система работает следующим образом При запитке модульной магнитной системы по винтовой обмотке протекает ток 3g , по каждому сегменту компенсационной обмотки - ток Jn , по. переменным - ток Зпц ОнЗп, Зв - 6 |Р) Токи Зд , 3f, создают в рабочем плазменном объеме магнитное поле с необходимыми для стабильного удержания плазмы параметрами. Благодаря уменьшению тока в каждой из перемычек в 6 /р раз уменьшается возможное расстояние и между противоположно направленными токами и уменьшаются возмущения поля в плазменном объеме. Высокая мультиполность компенсационной обмотки позволяет приблизить ее к рабочему объему и уменьшить омические потерн в цепях, а также получить компенсирук щее магнитное поле р, , спадающее по радиусу по закону 1|Я , что обеспечивает лучшие магнитные noBepxtiocTH и разгрузку винтовой обмотки от механических усилий.

Применение мультипольной обмотки с Р 12 в трехзаходном торсатроне позволяет уменьшить расстояние между компенЬацнонной и винтовой обмот.ками в 10 раз по сравнению с мульти польной обмоткой с F . Ссютпотс. венно сокращается длина соелимнт .л1,ных перемычек, уменьшаются ВРС, гдбариты и мощность си -тпмы питания ,

МОДУЛЬНАЯ МАГНИТНАЯ СИСТЕМА TOPCATPOHA, каждый молуль который состоит иэ Е -заходной винтовой обмотки и части компенсационной обмотки, используемой в качестве обратного провода и состоящей из Р сегментов, соединяющих по току через перемычки конец части одного захода с началом части соседнего захода винтовой обмотки, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения возмущений магнитного поля, обусловленных дискретностью модульной магнитной системы и наличием перемычек, снижения мощности тепловых потерь в перемычках, уменьшения и более равномерного распределения пондеромоторных сил, деиствующих между перемычками,выбора в широком диапазоне количества М модулей, создания модульной системы на основе винтовой обмотки с любой заходностью, объединения всех модулей в единую торообраэную конструкцию с торцовым опиранием соседних модулей, ампервитки каждого захода винтовой обмотки разделены на Р/8 группы, которые в конце каждого захода части винтовой обмотки соединены По току с.началом S го захода P/t перемычками и Р/Й близ-I-лежащими сегментами компенсационной // обмотки так, что все перемычки рас- м Положены в один ряд в меридиональной См плоскости тора и образуют с Перемычками соседнего модуля Р пар токовых 2 перемычек с противоположно направ- ленными токами в каждой паре, при этом число сегментов Р должно быть бJpльJIИм и кратнымЕ.