Устройство для удержания плазмы Советский патент 1988 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к технике, связанной с проблемой создания управляемого термоядерного реактора , так. Как проЛолыюе поле в ней не имеет сильных Градиентов.5

Целью изобретения является повышение устойчивости плазмы высокого давления.

Иа фиг,1 изображен фрагмент предлагаемого устройства , на фиг,2 показаны магнитные поверхности, образуемые . тремя элементами устрой- ства. lionepeMiiije сёчёйия этих поаерхкостей представляют собой эллипсы,. вытянутые попеременно вдоль вертикальной и горизонтальной осей, что обеспечивает устойчивость плазмы в таком устройстве;на фиг.Зраспределения напряженности продольного поля В и градиента h поперечного поля для минимального пробочного отношения , обеспечивающего устойчивость. Показанные зависимости имеют пе- риодическую структуру. На периоде длийой 20 L продольное поле В имеет по два значе- . ния B,ftt«: и Вимя одного знака, а градиент h. поперечного поля тоже имеет по два значения Ьиакс И HMHI,, НО кривая h трижды по достиже15

рупольное ноле h согласно формуле изобретения.

Устройство для удержания плазмы работает следующим образом.

В магнитном устройстве создается магнитное поле. За счет высокочастотной ионизации газа (дейтерия нли смесь дейтериа С тритием) или с помошью продольного тока создается Плазма с температурой 100- .200 эВ при плотности . Последуюншй подогрев ионов до температуры 10 кэВ осупхествляется 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 устройст-. ва, состоящий из системы, создающей продольное магнитное поле, и системы, создающей поперечное поле. Расчеты показы 5ают, что если пробочное соотношение , а радиус граничной магнитной поверхности Го-25 см, то оказывается, что при длине.

НИИ нулевой величины на оси меняет tвoю .,сэлемента плазменной ловущки 100 см, т.е.

полярность на противоположную Максималь- при длине периода ловущки L 200 см, отноное значение продольного поля Вмакс находит-щение давления плазмы к давлению магнится там, где значение градиента . В уст-ного поля может достигать 1. ройстве должно содержаться целое числоФормула изобретения

периодов магнитной системы., Устройство для удержания плазмы, соУстройство состоит из ряда последователи -30Держащее, ряд последовательно qoeдинeнно соединенных модулей, каждый из которых имеет соленоид 1, создающий продольное магнитное поле, и квадрупольную катущку 2, создающую поперечное поле. На схеме модули, протяженностью К., выделены вертиных модулей, отличающееся тем, что, с целью повыщения устойчивости плазмы высокого давления, каждый нз модулей состоит из соленоида и квадрупольной катушки, при этом полярность квадрупольной капродольное поле соленоида и поперечное поле квадрупольных катущек связаны соот- нощением

nBnf .

кальными пунктирными линиями. Поляр-.., 35 тушки чередуется от модуля к модулю, а ностн 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. . В каждом элементе продольное магнитное поле на оси изменяется от Вняи до Вмакс и, кроме этого, характеризуется сте40

оВо

(1-Р)

п

(1-f)+ ,

где f - нечетная периодическая функция от координаты z, обращающаяся в . нуль на границе периода и удовлетвоHfv

пенью эллиптичности е магнитных поверх- дс ряющая соотношению е (т)

ностей. Магнитная яма получается при определенном подборе двух параметров: пробоч- , ного отнощения П и эллнптичВ WUM

ности е. Эллиптичность магнитной поверхности определяется отношением поперечного магнитного поля к продольному.50

Замкнутые магнитные поверхности с вакуумной магнитной ям()й можно получать, если в ыбрать поле соленоида В и квадЛ

1-f

в котором - отношение полуосей ЭJtпиптичecкoгo поперечного сечения магнитных поверхностей;

В--продольное магнитное поле;

h - градиент поперечного магнитного

поля; п - параметр, равный производному чис. лу.

0

рупольное ноле h согласно формуле изобретения.

Устройство для удержания плазмы работает следующим образом.

В магнитном устройстве создается магнитное поле. За счет высокочастотной ионизации газа (дейтерия нли смесь дейтериа С тритием) или с помошью продольного тока создается Плазма с температурой 100- .200 эВ при плотности . Последуюншй подогрев ионов до температуры 10 кэВ осупхествляется 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 устройст-. ва, состоящий из системы, создающей продольное магнитное поле, и системы, создающей поперечное поле. Расчеты показы 5ают, что если пробочное соотношение , а радиус граничной магнитной поверхности Го-25 см, то оказывается, что при длине.

сэлемента плазменной ловущки 100 см, т.е.

Держащее, ряд последовательно qoeдинeнных модулей, отличающееся тем, что, с целью повыщения устойчивости плазмы высокого давления, каждый нз модулей состоит из соленоида и квадрупольной катушки, при этом полярность квадрупольной катушки чередуется от модуля к модулю, а

продольное поле соленоида и поперечное поле квадрупольных катущек связаны соот- нощением

nBnf .

тушки чередуется от модуля к модулю, а

оВо

(1-Р)

п

(1-f)+ ,

где f - нечетная периодическая функция от координаты z, обращающаяся в . нуль на границе периода и удовлетвоHfv

ряющая соотношению е (т)

ряющая соотношению е (т)

Л

1-f

в котором - отношение полуосей ЭJtпиптичecкoгo поперечного сечения магнитных поверхностей;

В--продольное магнитное поле;

h - градиент поперечного магнитного

поля; п - параметр, равный производному чис. лу.

фиг, ;

Изобретение может быть использовано для управляемого термоядерного сннтсзя Цель изобретения - повышение устой чивости плазмы высокого давления. Устройство состоитиз последовательно чередующихся соленоидов 1 и квадруполь- ных катушек2,причем поля соседних квад- рупольных катушек взаимно ортогональны. Замкнутые магнитные поверхности сваку- ной 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

Составитель В. Чуянов

Те.чред И. ПересКорректор В. Бутяга

с,.ча T-rw.Тираж 395Подписное

ППИИПН Г.ил.|,-ф. |И1-|Гм1,г() кимнтетл СССР по лелам инобротеннй и открытий

1 |.Ч1):(Г.. Мгц-квл, Ж -,Чй. Раушская Hafi.. Л. 4/5 М|1(рм 1HI1 |1 111 1И1| 11(1.|1|гр;1фич(ч-к(11 11|1СЛ1фнит111 I. Ужгород, ул. Проектная. 4

елактор Т ГорЯ Н ва Заказ 4406