Осесимметричная электромагнитная ловушка Советский патент 1988 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к физике плазмы и проблеме управляемого термо- ядерного синтеза и может быть использовано для получения высокотемпера- турной плазмы.

Цель изобретения увеличение времени удержания плазмы в электромагнитной ловушке.

На чертеже показан пример выпол нения предлагаемой электромагнитной ловушки.

В цилиндрической вакуумной камере соосно размещены встречно подклю ченные к источнику тока основные со- леноиды 2 (на чертеже представлен более общий вариант ловушки с четным числом соленоидов 2). Соосно им расположен ряд соленоидов 3 большего диаметра, чем основные соленоиды. внутренней стороны соленоидов 2 против щелей между соленоидами располагаются цилиндрические отражательные электродь 4, подключенные к источнику высокого отрицательного напряжения. В торцовых частях устройства размещены заземленные торцовые диафрагмы 5. Радиус г отверстия опреде-

,,,г dl .

ляется из условия graa( -7rrj

J , л;

« О, где 1 - длина силовых линий маг- нитного поля Б между диафрагмами.

Ловушка работает следующим образом.

После достижения необходимого вакуума в 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 проводниках было противоположно, а направление тока во всех соленоидах 3 было одинаково. На электроды 4 пода ют высокий отрицательный потенциал. В объеме 6 удержания плазмы ловушки, огра1шченном 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 центральной части объема удержания, в области, где магнитное поле мало или равно О, образуется облако электро-

удерживает в ловушке ионы плазмы. Профиль плотности п удерживаемой в электромагнитной ловушке плазмы пикирован к центру (grad п ; 0) . Это было

0

5

0

0

5

0

5

0

ная функция и 1

в рассматзарегистрировано на всех исследован- ных 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 Потенциаль-

dl

В ( г, 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 5 поля, где grad U /О, пересекается в. торцах диафрагмами 5. Этим вследствие хорошей электронной проводимости вдоль силовых линий ограничено попадание плазмы в область, где grad U xgrad , чем обеспечивается стабильность плазмы относительно желоб- ковых неустойчивостей.

Таким образом, в завяляемом уст- ройстве эффективным удерживающим плазму средством является не только электрическое и магнитное поля, но и возникающая при их комбинации центре бежная сила. Позитивное воздействие ее на удержание ионов, связанное с особенностями магнитной конфигурации предлагаемого устройства, позволяет увеличить в 1,5-2 раза ширину магнитных щелей электромагнитной ловушки, доведя тем самым величину провисания потенциала электронов / Ф до максимально возможной величины, сравнимой с потенциалом в центре ловупки. Увеличение а - толщины диффузионного слоя магнитного поля позволит уменьшить диффузии электронов из ловушки, т.е. увеличит время удержания плазмы.

Формула изобретения

Осесимметричная электромагнитная ловушка, содержащая цилиндрическую вакуумную камеру, в которую помещены соосные встречно подключенные к источнику тока соленоиды, цилиндричес313228744

кие отражательные электроды, закры- тока дополнительные соленоиды большевеющие магнитные щели и торцовые диа- ° диаметра, чем основные, а радиус

фрагмы, отличающаясяг отверстия торцовых диафрагм выигран

тем, что, с целью увеличения времени из соотношения grad( j 57 удержания плазмы, в вакуумной камереВ(г, Z; соосно основным соленоидам установле- силовых линий магнитны согласно подключенные к источнику ° У диафрагмами.

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 от- ражательШ)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