Термоядерная установка Советский патент 1993 года по МПК G21B1/00 

мой. состоящей из N соленоидов, запишется в виде

-Ц. (2)

где L - длина тора по осевой линии;

а - среднее угловое отклонение одного соленоида. ,-......

При наличии среди N соленоидов, установленных со средней угловой ошибкой а , одного соленоида с регулируемым никло- ном можно скомпенсировать уход магнитной силовой оси от расчетного положения, задав соответствующий угол наклона а ре- гулируемого соленоида, причем величина этого угла оценивается соотношением : йг Ж-оГ. . (3)

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

Смещение магнитной силовой оси, создаваемой одним тонким витком, в первом приближении можно записать в виде

dxi ha(1 -zV) tt :. (1- + a3f

v

при xi(z)0, 21 0, где -к- относительное смещение магнитной силовой оси; -г -

... -- . ; - .а

относительная координата оси, а радиус - витка соленоида. Интегрируя это уравнение, получают зависимость: . .

Ц.Л.А- h-zid+zfe) Xl(V2aO-rz

(4)

(5)

lzi

ha

Та1

ha 4а

xil zi - .... Аналогично для случая двух дополнительных по отношению к исходному соленоиду колец радиуса ai, с одним и тем же Центром, с осями, отклоненными плОскостя- ми (х, z) от плоскости, перпендикулярной к Оси соленоида, на углы on и аг и с токами 1i, . можно получить зависимость x(z) в виде

Iihz2(1 +f) xfch -r--tt ( «1 - an).

l(1+z

-ЬТ

(ai--a2),(a1--aa)

22 - 00 Z2 + °°

Условие необходимо для того, чтобы на оси соленоида не возникало магнитной пробки или минимума В. В частности, при О2 -а 1 из (6) следует формула для смещения приосевых магнитных линий:

,llJl0 0 2ai. (7)

21

; ;z ooz «- eo : -.-. -

где в-угоп между плоскостями.

Следовательно, можно регулировать смещение Дх либо с помощью изменения токов И, 12 -М, либо изменением угла раствора #либо и тем и другим способом вме- сте. л .. ...- - -

В случае поворота корректирующего элемента (КЗ) на угол относительно, оси соленоида из формулы (7) следует соотношение для смещений магнитной оси перпендикулярно оси соленоида

Дх cosV , А 1-Др sin V . (8)

.

««

yU

25

35

40

45

SO

55

Из. расчете следуют условия соотношения токов И/1 и угол раствора витков .ЯКЭ ,2, при выполнении этих условий магнитное поле мало возмущается витками ё приосёвой магнитной трубке

-. -,-- -;. .;. :. :/.-Л-:-- ;- -- .-.-----i-.Л :УЧ ;:.-.-- V-V ., . .

радиуса у Выбор ai ограничивается как

конструктивными условиями (витки КЭ дол- жны охватывать витки Ьснбвнбго сбленойV : . - -. : . / : f .

да), так и условием ai -яр- где RKp - радиус

кривизны магнитной оси вблизи центра КЭ), обеспечивающим малость возмущений от каждого витка КЭ на участки приосёвой магнитной силовой трубки, удаленные от центра КЭ, по сравнению с/совместным, влиянием витков КЗ, создающим смещение магнитной.силовой линий согласно формуле (7). . -.;--:--г™ ---.,-.. Изобретение поясняется чертежом, где представлен КЭ, который состоит из двух пересекающихся витков 1 и 2, охватывающих основной соленоид 3 и находящихся на одной оси 4. Посредством, осм 4 витки 1 и 2 соединяются С кольцом 5, которое размещается в пазу опоры 6 и болтом 7 фиксируется в опоре 6. Болт 8 прикрепляют опору 6 к основанию 9 установки. Витки 1 и 2 пересекаются под углом 0.и имеют угловой сдвиг,

равный л относительно координатной оси

X, которая лежит в плоскости кольца 5.

Корректировку положения в магнитной оси в магнитной системе плазменной по- вушки производят следующей последовательностью операций. Сначала определяется погрешность в положении дикретных соленоидов или магнитной оси каким-либо известным способом, например измерением напряженности поля в солено йдё 3, Затем по найденным откЛрйениЙМ и заданному углу раствора витков R3 рас- етным путем подбирают отношение fi/l и величину угла азимутальйЬго поворота итков КЭ. Окончательная корректировка Доводится итеративным способомпо формуле (8) изменением токов i i и в.

л V Изобретение йлЛюстрйруетсй сле ДуюУ; ЩЙЙ пРймёроМ счетной моДёлйijbfiQtiftfyk-/ йщ-осоленоид иг пёрб6 йча;л й(й cdcf ря в Шего из 41 берко йёчно тойко го с собтйошением - 0,4 рйдйус солёнрй- ;,

41 fi ; .&Йл ;-;; ; ::г ;,: ;|:;:Я |й

От V:4;KH; r-;;; : .-y---::::;- i;/..v .;.4 -i:v irt;A :;/ 4-vJ , . ... .. : V : :: - t i;

вался двумя йЬодл;йит М&нШ кбл((аШ с радиусом ,2;;а, Центры (оторУх н&ходй 1; лиеь в плЬскрСтй виткаi тдрбидаяьнбго ёоЛё-;ной д а, . г:; н а с ё то и и и и б, 1: ;: а:;; ; ё п бтиёопЬлШнь ё стйронЫ 6т МёМётрйче- ; ской горойдальной оси, угол ,2 задавав

6i: о Щке нЖми Ari. госё й 4Йг1йлг йге ьных вмткой, пёЬпёнДйку-| ;.

лярйыШ к тбрЬиДаЛьйЬй бей с 30 fcdfласио формуле (7) Дх fie. ill

35

10

15

20

25

а-10отн.ёд„ Й Ii---i2(),25i; а | 0.1,

- -;-.- ,.З1 -..; -,.. -..;-;. ..-. ; . . fc - . . ,:-

смещение А х прйб севУ йагййтнЫХ би/fb- ейхлиний, сЙздаёаеМое КЭ на полном рбхб- до тораг(например, f Шоскости 1-гб витка), должно СсЗсТЖёЛЙть ёелйчййу ,2 0,1, , 1 :;6fн.ёд; У-.

Расчет проШвоДился rib лрограм ё опг4 40 реДёлйюЩей мйгнитнрё norte Одного колbuiv; по формуле с полными $ллмптйчёскймй Ш-; , : теграламй К и Е с бтйоситёльной точнбстый 10П и прослеживающей магнитную силб- ву(олййй|о по методу Јунге-Куттй с ебсолют- 45 ной ошибкой на полном обходе тороидального соленоида, не превышающей 5 КГ4 отн.ёд.. т.е. а . Результаты расчета показали, что даже Дли существенного отклонения от случая беско- go нечно прямолйнейибго соленоида, для которого выведена формула (7). а именно при отношении RT/a 2,61, где RT - радиус геометрической оси тора, точность выполнения (7)остаётся достаточно высокой для итера- §5 тйвного процесса корректировки магнитной оси с помощью предлагаемой схемы корректировки. Рассчитанные программой значения смещений AR и A Z для магнитной силовой линии, проходящей через центр 1

; ;.

0

5

0

5

0

5

0 v; : 5 o 5

то ейтЙа для разных Значений угяа азимутального поворота ty КЭ относительно оси 1-го витка; составили в условиях, когда, cor гласно формуле (7), должно было быть:

AR 0,1 отн.ёд. cos , Д ,1 отн.ёд. vsin .для угдов

,/. л.. Зд:. 5гг. Зтг. 1л ., V - 2 Т л; 5 2 : ;

сойтвеТстбённо: ЛЯ 6.0924, 0,0652-0,03- 0,0б5б; 0,0926, - 0.0657, - 0.03, 0.0653 отн;ед. , 0,0687, 6,0974, 0.0684, 2 -ЮГ5, - 0,0685, - 0,0969, - 0,0686, ,;

.; Таким обрззбм по грешность: относительно формулы (7) оказалась менее 8%. при этом смещении AR и AZ в плоскостях разных BMTtcqia HOBHidrV) соленоида отличались на

fse nijWy Ьтн.ед. Соответственно пе- ремеЩётся и магнитная трубка, охватыва- ЮЩай магнитнун связь, причем деформации сечения трубки малы даже при отнсуситёльнр большом её радиусе, равном.

, fак, д ля четырёх сй/грвых линий, прохо- дящйх е: г лос костй 1-го витка через точки с ко1Ур$ йатами (R;Z):(RT+ f, 0);(RT, f);(RT -. Л ; 1:-;.--..-,.;-..;- -i..-...;.-. -,---; :.-.-:; ..- ib - , fc t- &

.O);(RT, 4 )смеидёни(Д R, Az), например,

:при составило: (0,1052, ), (0,0922, а0042), (0,0782, -1,2 ), (0,0914, -0,0.041), т.е. смещения мало отклоняютсяIOT следукйцё о из формулы (7) прогноза (О, 1, 0). Также малы От Лойения поведения сило- :

вых линий магнитной трубки радиуса I- от

предсказаний по формуле (7) и для всехдру- Тих углов ty (всего рассчитывалось 8 сило; вых линий, кэжДай при 8 значениях угла (указайнйх выше). Эти данные показали, что Коррекция магнитной оси указанным устройством Мало деформирует структуру маг- нитных Силовых линий в соленоиде. . Переход силовой линий с одного уровня на

5 0угЬй происходит в основном в области вблизи КЭ размером порядка радиуса ai колец КЭ, как и видно из формулы (6). причем поперечное магнитное поле, создаваемое k3, мало влияет на абсолютное величину (В) вектора полного магнитного поля в приосевой областиJ ipn расчетах относительные отклонения (В), вносимые КЭ, составляли примерно 6-10 . Это свойство предлагаемого устройства для коррекции магнитной оси позволяет применить его в системах с пространственной осью, в которых характерная длина, на которой существенно сказывается кручение оси, больше радиуса .ai. колец КЭ.

(56) Авторское свидетельство СССР

170281010

№ 1499565, кл.3 21 В 1/00,1987.

Формулам зо б ре т е н и я; ля- корректирующий эл ём нт выполнен в; TCD лп 5 виде двух скрещенных и взаимно йзблиро- ТЕРМОЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА по авт. ваннйх токопроводящих витков, охватыва- св. N 1499565, отличающаяся тем, что, с юСцйх основной тороидальный соленоид :целью упрощения процесса юстировки и магнитной системы с возможностью вра: более плавной коррекции магнитного по- щения вокруг оси соленоида.

7

ITfr---г8 .