Однонулевой дивертор Советский патент 1984 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к области физики тлазмы и управляемого термоядерного синтеза и может быть исиользовано в токамаках для защиты стенки разрядной камеры от прямого взаимодействия с нлазмой и вывода из камеры продуктов эрозии первой стенки и Не-нродукта Ь-Т синтеза.

Известен резонансный винтовой дивертор, содержащий двух-, трех- или четырехзаходные винтовые проводники, помещенные в разрядную камеру, и приемные пластины, выполненные в виде лепестковой диафрагмы {.

В резонансном винтовом диверторе частицы сбрасываются на приемные пластины (диафрагмы) точно так же, как и в токамаке без дивертора. Роль дивертора заключается лищь в создании области разрушенных магнитных поверхностей для увеличения коэффициентов переноса и уменьшения температуры плазмы вблизи стенок. Собственно же диверторные каналы не создаются и направленный вывод из камеры продуктов реакции и эрозии не осуществляется. Таким образом, резонансный винтовой дивертор понижает температуру плазмы вблизи границы щнура и тем самым уменьшает эрозию стенки и диафрагмы, но он не решает задачи вывода из разрядной камеры продуктов реакции и эрозии.

Наиболее близким к предлагаемому явяется однонулевой полоидальный дивертор, содержащий проводник, помещенный в разрядную камеру токамака, и расположенные вблизи него приемные пластины, причем проводник проходит вдоль образующей тора 2.

Недостатком этого устройства является неустойчивость плазменного шнура как целого (если не применяются дополнительные стабилизирующие устройства). Неустойчивость объясняется тем, что сила притяжения между однонаправленными токами растет с уменьшением расстояния между ними. Немного смеш,енный относительно положения равновесия плазменный шнур будет двигаться в сторону увеличения первоначального смещения. Для повышения устойчивости плазменного щнура используются различные стабилизирующие устройства: либо дополнительные проводники, расположенные вблизи основного, параллельные ему, с электрическими токами, противоположными по направлению току в основном проводнике, либо проводящий кожух с разрезом, помещенный между проводником и плазмой. И то и другое приводит к сил ному увеличению внешнего тока, необходимого дя создания диверторной конфигурации (в прототипе этот ток порядка тока плазмы) и значительному усложнению силовой конструкции дивертора.

Цель изобретения - уменьшение необходимых для создания диверторной конфигурации энергозатрат от внешних токов, упроЩение конструкции и повышение устойчивости ыазменного шнура.

Поставленная цель достигается тем, что в однонулевом диверторе, содержащем проводник, помещенный в разрядную камеру токамака, и приемные пластины, проводник выполнен в виде одновитковой спирали так, что за один оборот по боьщому обходу тора он делает один оборот по малому обходу тора, а приемные пластины расположены в областях, где винтовой проводник пересекает внешнюю и внутреннюю образующие тора.

Проводник подсоединен к источникам питания таким образом, чтобы ток в проводнике бы направлен в сторону, противоположную направлению тока в плазме.

При наличии предлагаемого устройства плазменный щнур будет устойчив как целое без дополнительных проводников. Это происходит потому, что в случае винтового проводника смещение плазменного шнура как целого заменяется деформацией отдельных его частей. В связи с тем, что ток в проводнике противоположен току в плазме, сила притяжения между плазмой и проводником (в прототипе) заменяется силой отталкивания, поэтому положение ра1вновесия плазменного шнура устойчиво. Благодаря отсутствию необходимых в прототипе дополнительных проводников достигается существенное упрощение конструкции и значительное сокращение энергозатрат (в 50-100 раз) на создание диверторной конфигурации.

Из-за того, что в разных сечениях одни и те же магнитные поверхности находятся в различном положении относительно винтового проводника, П0ТОК выводимых частиц неодинаков в различных частях дивертора. Частицы, идущие из плазмы, главным образом выводятся вблизи области, где винтовой проводник пересекает внешнюю образуюцдую тора. Ионизованные же вблизи стенки продукты ее эрозии преимущественно выводятся вблизи области, где винтовой проводник пересекает внутреннюю образующую тора. Поэтому приемные пластины достаточно расположить лищь вблизи указанных областей. Это также существенно упрощает конструкцию дивертора.

Благодаря тому, что при наличии тока в винтовой обмотке существуют зоны разрушенных магнитных поверхностей (в районе q 2), температура плазмы вблизи стенки и удельное энерговыделение на стенку понижаются.

Благодаря тому, что магнитные поверхности создаются током, текущим по винтовому проводнику, и при отсутствии тока в плазме, облегчается создание плазмы на начальной стадии разряда.

На фиг. 1 представлена разрядная камера токамака с однонулевым дивертором в разрезе; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

1. ОДНОН.УЛЕВОЙ ДИВЕРТОР, содержащий проводник, помещенный в разрядную камеру токамака, и приемные пластины, отличающийся тем, что, с целью умень. щения энергозатрат, упрощения конструкции и повыщения устойчивости плазменного щнура, проводник выполнен в виде одновитковой спирали, так, что за один оборот по большому обходу тора он делает один оборот по малому обходу тора, а приемные пластины расположены в областях, где винтовой проводник пересекает внешнюю и внутреннюю образуютцие тора. 2. Дивертор по п. 1, отличающийся тем, что проводник подсоединен к источникам питания таким образом, чтобы ток в проводнике был направлен в сторону противоположную направлению тока в пазме. 00 to со со