Тороидальная термоядерная установка Советский патент 1991 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к области управляемого термоядерного синтеза, в частности к экспериментальным установкам с магнитным удержанием плазмы типа торсатрон, и может быт.ь исполь- зовано при создании энергетического реактора..

Целью изобретения является расширение возможностей управления плазмой за счет формирования различакяцихся конфигураций магнитного поля.

На чертеже схематично изображено расположение основных элементов в одном из поперечных сечений тороидальной термоядерной установки.

Тороидальная термоядерная установка содбржит вакуумную камеру 1, тор- сатронные винтовые обмотки 2, опорный тор 3, |сольцевые компенсационные проводники 4

Установка работает следующим об- .разом. Торсатронные винтовые обмотки 2 подключаются к источнику питания (не показан) , обеспечиваю цему протекание в двух проводниках обмотки 2 однонаправленных токов I.. Величина этих токов при заданном законе намотки проводников определяется необходимой напряжённостью продольногб.поля. Одновременно к источнику питания подел

00 СР 00 4 Од

к|шчаются кольцевые компенсациошгые п|)оводники А. Суммарный ток в этих четырех проводниках должен составлять 2l|, а направление - противоположно li, что необходимо для койпенсации неосциллирующего поперечного поля об моток 2, Необходимо, чтобы токи в кольцевых проводниках 4, лежащих в средней плоскости тора, и токи 1 н 1; в двух других кольцах составляли сЬответственно

I, Ij,/2Vl, Ч lh/2 - I,

где I - величина различия токов,

Величина 1/1 определяет напряженность квардуполоного поля В и, следовательно, вытянутость граничного сечения магнитной конфигурации или р азмеры сепаратрисы при возникновении дублетных конфигураций. После того к|ак в обмотки 2 и кольцевые проводни- к|и А введены токи нужной величины,конфигурация магнитного поля сформирова- ца и может быть использована для удержания плазмы, создаваемой обычными средствами.

Внешние токи создают магнитные по- верхности, представляющие собой каркас для удержания плазмы. При их сечения круглые. С ростом В. они вытягиваются, но при В2 г В. , где - к||ритическое магнитное поле, Конфйгу- р|ация остается одноосевой}Ч1ри этом величина составляет всего несколько процентов от величины В продольного магнитного поля. Увеличение В, сверх В2 приводит к расщеплению маг- .ЗДтной оси и появлению внутренней сепаратрисы, разделяющей магнитные поверхности на три одноосевых семейст- йа: два - внутри сепаратрисы, имеющей форму восьмерки, и одно - внешние вы- Тянутые поверхности, охватываюпще сепаратрису. При достижении Ъ. вели ины «, (Mft-f (Uo „С

1 2

значения вакуумного вращательного состояния соответственно на геометрической оси установки и на расстоянии Ь от нее, возникает чисто дублет Ная конфигурация.

2j(-.S « |Uo и |Ue

%

5

Установка, рассчитанная на полу1е- ние конфигураций всех четырех типов,- должна иметь при В О положительный и отличный от нуля угол вращательного преобразования на оси. Этим качеством обладает только двухэаход «с ный стелпаратор (торсатрон).

Как следует из анализа магнитных- конфигураций, для размещения в вакуумной камер.е всех четырех возможных типов, включая дублетную структуру,геометрические ограничения на отношение полувысоты Ь в полуширине d вакуумной камеры может быть вьфажено соотношением

(

d

4,К±Ж7

У/МЭ1 |Ue- РО d - VfMj

Приведенное соотношение относится к величинам, не зависящим от продольной -координаты и характеризующим установку в среднем. Формула изобретения

Тороидальная термоядерная установка, содержащая вакуумную камеру, двух- заходные торсатронные и компенсационные обмотки, о тличающаяся тем, что, с целью расширения возможностей управления плазмой за счет формирования различающихся конфигураций магнитного поля, компенсационные обмотки вьшолнены в виде четырех кольцевых проводников с квадрупольным расположением относительно кольцевой геометрической оси установки, а аа- .куумная камера выполнена с некруглым поперечным сечением, при этом усредненное по ОСЦШ1ЛЯЦИЯМ винтового магнитного поля отношение полувысоты Ь вакуумной камеры к ее полуширине d выбрано удовлетворяющим условию

(о-ИЦр.

Ъ у 7 Г

iW d - 2 л|2 -. ,

где |Мо и jUg- значения вакуумного

вращательного преобразования соответственно на геометрической оси установки и на расстоянии Ь от нее соответственно в отсутствие квадрупольного магнит- ного поля.

Изобретение отйосится к области управляемого термоядерного синтеза, 8 частности к экспериментальным установкам с магнитным удержанием плазмы типа тррсатрон, и может быть исполь- зовано при создании энергетического реактора. Целью изобретения является расширение эксперименталь ных возможностей за счет формирования различаюпшхся конфигураций магнитного поля. Магнитная система установки выполнена по схеме двухзаходного торсатрона, компенсациопные обмотки выполнены в виде четырех кольцевых проводников с квадрупольным расположением относительно кольцевой геометрической оси тора, а вакуумная камера выполнена с некруглым поперечным сечением, при этом среднее по обходу (усредненное по рсцилляцпям винтового магнИтн ого поля) отношение полувысоты b к палу- ширине d вакуумной камеры удовлетворяет УСЛОВИЮ -ii b/d 2 2 . ,:, N Wo F|Us+ jUo значения ва куумного вращательного преобразования соответственно на геометрической оси установки и на расстоя1П«1 b от нее в отсутствии квадрупольного магнитного поля. 1 1Ш.. I (Л с