Термоядерная установка Советский патент 1991 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к термоядерной энергетике и может быть использовано при разработке термоядерных установок стеллараторного типа.

Целью изобретения является улучшение удержания высокотемпературной плазмы за счет упрощения процесса коррекции тороидального магнитного поля.

На фиг.1 показана схема ориентации витков с током корректирующей системы; на фиг.2 - корректирующий элемент; на фиг.З - силовые магнитные линии в Торе.

Корректирующая система (фиг.1) состоит из двух частей: корректиру-

.ющего элемента (КЭХ), в котором .плоскости витков 1 и 2 Qi и , пересекаются по координатной оси X, и корректирующего элемента (K3Y) с линией пересечения аналогичных плоскостей витков с током по оси , Y.Витки 1 и 2 имеют общий центр О, находящийся на оси Z тороидальной магнит- ной системы. Плоскости Q и Q,, относительно центральной плоскости имеют угловой сдвиг о., и oij . K3Y аналогичен КЭХ и отличается т олько тем, что центральная плоскость Py,t проходит через линию пересечения витков током Q,u и Qgu по КООРДИН9Тиой оси У Линии пересечения в КЭХ и КЭУ взаимно перпендикулярны.

со со ел 65 СП

31

. Конструкция КЭУ (фиг.2 состоит в данном случае из двух пересекающихся витков, находящихся на одной оси опоры 3, которая закрепляется в П-образной рамке 4, соединенной.с основанием 5 тороидальной магнитной системы. Конструкция КЭХ аналогична K3Y с той разницей, что для КЭУ линия пересечения плоскостей витков (она же ось опоры) параллельна плоскости основания 5, а для КЭХ эта . линия пересечения витков и оси опоры 3 перпендикулярна плоскости основания 5.

При работе термоядерной установки с помощью дискретных соленоидов создают тороидальное магнитное поле . Продольное движение заряженной частиц)1 апазмы определяется направлением вектора тороидального магнитного поля в каждой точке траектории и происходит вдоль силовых магнитных линий тора. Случайное угловое отклонение d (фиг.З) одного из соленоидов торо}щальной магнитной системы вызывает искажение магнитных силовых линий в области с границами 6. Силовая линия 7, показанная на фиг„3 сплошной линией, в этом случае имеет вид спирали, что приводит k уходу частиц плазмы из объема тора. Чтобы избежать потерь .частиц и тем самым улучшить удержание плазмы, производят коррекцию силовых магнитных линий тора с помощью корректирующих элементов таким образом, чтобы силовая линия 7 замкнулась,

Для оценки случайного сдвига магнитной силовой линии, создаваемого одним соленоидом (лХ,), можно использовать формулу

в6 - среднее угловое отклонение

одного соленоида. При наличии среди N солеинодов, установленных со средней угловой ошибкой вб одного соленоида q регулируемым наклоном, можно скомпенсировать уход магнитной силовой оси от расчетного положения, задав соответствующий угол наклона «6 регулируемого соленоида, причем величина этого угла оценивается соотношением

Сдвиги центров соленоидов по радиусу и оси тора незначительно влияют на сбой магнитной сиповой линии по сравнению с угловыми смещениями.

Смещения магнитной силовой оси, создаваемые одним тонким витком, в первом приближении можно записать в виде

Z

ние магнитной сиповой оси;

Z ( относительная координата

оси;

а -радиус витка соленоида. Интегрируя это уравнение, получают зависимость

- 2

h-Z, (1 +

. 2Г(ГГ 5-|-

Изобретение относится к термоядерным установкам стеллараторного типа. Цепью изобретения является улучшение удержания высокотемпературной плазмы за счет упрощения процесса коррекции тороидального магнитного поля. Термоядерная установка содержит тороидальную магнитную систему, систему коррекции, состоящую из двух групп корректирующих соленоидов, каждая из которых включает пару электрически изолированных соленоидов, перекасающихся так, что они имеют общий центр, лежащий на оси тороидальной магнитной системы. Линии пересечения плоскостей соленоидов каждой группы перпендикуляр- ны друг другу и ОСИ тороидальной магнитной системы. Изобретение позволяет постоянно корректировать тороидальное магнитное поле путем изменения токов в корректирующих эле ментах во время работы термоядерной установки. 3 ил. . 8 с/

AY - .

л X, - ---

где h расстояние между дискретными соленоидами; (i - угловое смещение соленоида,

тогда полное смещение силовой линии, создаваемое тороидальной магнитной системой, состоящей из N соленоидов, запишется в виде

дХ.

л . llf

3 -2 i

где

L - ддина тора по осевой линии :

Ьл Да

V

7Г л.

ho6

4а

Аналогично дпя случая двух витков 1 и 2 радиуса а с одним и тем же центром, с осями, отклоненными в плоскости (X,Z) на -углы rf, и o6j ,

и с токами такими, что

1, и 1 соответстйенно

55

. 1г - I

где 1 - ток в витках соленоида, можно .получить зависимость

x,(z;)

При

щения приосевых магнитных линий имеет вид

1499565

ниями с помощью изменения токов 1 и Тд э витках при равенстйе их алге- браической суммы току I в соленоиде без каких-либо механических перемещений соленоида и корректирующего элемента. Это дает возможность постоянно производить коррекцию торой- для сме- дельного магнитного поля во время 0 работы термоядерной установки, что улучшает удержание высокотемпературной плазмы.

&Хнх| -х|

IZ + eo IZe-«

bii-CT -Т

21 ч

т.е. при I О, 1, I дх -

при I, Ij -2-- 4Х О,

при I, О, 1г i 4Х - bjl

Таким образом, корректирующий элемент, состоящий из двух витков с общим центром и осями, отклоненными от оси соленоида на углы в плоскости (X,Z) (фиг.1), позволяет смещать магнитную ось вместе с приосевыми магнитными силовыми лиФормула изобретения

Термоядерная установка, содержащая тороидальную магнитную систему, содержащую дискретные соленоиды и подвижные корректирующие соленоиды,о тличающаяся тем, что, с целью улучшения удержания высокотемпературной плазмы за счет упрощения процесса коррекции тороидального магнитного ПОЛЯ, корректирующие соленоиды объединены в две группы, содержащие по два электрически изолированных соленоида, имеющих центр, лежа ДИН на оси тороидальной магнитной системы, причем линии пересечения

плоскостей соленоидов каждой группы перпендикулярны друг другу и оси тороидальной магнитной систе14Ы.

ед „

gjue.2