ДИВЕРТОР ЗАМКНУТОЙ МАГНИТНОЙ ЛОВУШКИ Советский патент 1973 года по МПК H05H1/12 

1

Дивертор замкнутой магнитной ловуш.ки предназначен для очистки удерживаемой в ловушКе плазмы от ионов примесей и для ввода плазмы в замкнутые магнитные ловушки путем внешней инжекции.

Известен дивертор замкнутой магнитной ловушки, содержащий кольцевую вакуумную камеру, окружаюш,ую цилиндрическую вакуумную камеру и связанную с ней кольцевой щелью, коллекто-рную пластину, расположенную В центральной части кольцевой вакуумной камеры, и катушку встречного магнитного поля.

В таком диверторе с помощью центральной магнитной катушки, включенной навстречу катушкам удерживающего магнитного поля, внешний слой магнитных силовых линий («обдираемый слой) выводится вместе с диверторной магнитной поверхностью в кам.еру дивертора. Заряженные частицы плазмы и ионы лримесей, двигаясь вдоль магнитных силовых линий «обдираемого слоя, увлекаются в камеру дивертора, ударяются о коллекторную Пластину, представляющую собой сплошную перегородку между центральной катушкой и стенко.й диверторной камеры, нейтрализуются и откачиваются мз системы.

Напряженность магнитного поля в центре известного дивертора в 5-6 раз меньще, чем напряженность удерживающего поля ловушки, а напряженность магнитного ноля на кольцевой линии, расположенной на некотором радиусе в центральном поперечном сечении дивертора, равна нулю.

Удерживаемая в ловушке плазма, попадая вдоль силовых линий в дивертор, «скатывается из приосевой области в область нуля магнитного ноля и через магнитные щели, преимущественно вдоль силовых линий диверторной поверхности, попадает в камеру дивертора и нейтрализуется «а коллекторной пластине. Цри этом в KaiMepe дивертора теряется больщое количество чистой плазмы.

С целью уменьшения потерь незагрязненной плазмы в предлагаемом диверторе коллекторная -пластина закреплена на цилиндрической поверхности кольцевой вакуумной камеры таким образом, что между коллекторной пластиной и внешней поверхностью катушки встречного магнитного поля образован равномерный кольцевой зазор, а в плоскость поперечного сечения дивертора помещена дополнительная катушка.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый дивертор, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, с конфигурацией магнитного поля, обусловленной действием дополнительно введенной катушки.

Дивертор состоит из диверторной вакуумной камеры /, снабженной инжекциовными

патрубками 2 и 3, коллекторной пластины 4, катушек 5 основного по.стояпного магнитного ПОЛЯ, катушки 6 встречного постоянного магнитного -поля И дополн 1тельной катуша н (витка) 7, создающей -кратковременно магнитное ноле, встречное основному. Катушка 6 состоит из двух секций, разделенных П1ространством, необходимым для выводов тока катушки 7.

Дивертор работает следующим образом.

В стационарном режиме .катуш-кп 5 и 6, питание которых можно осуществлять от общего с катушками удерживающего магнитного поля ловушжл источника тока, создают диверторную конфигурацию магнитного поля, при которой в диверторную камеру выводится только периферийная часть магнитного иотока ловушки (см. фиг. 1). В этом режиме устройство работает как дивертор.

Коллекториая иластина 4, имеющая вид кольца, примыкающего к стенке диверторной камеры, отличается от коллекторной пластины известного диеертора тем, что между ней и катушкой 6 имеется кольцевой зазор, размер которого по радиусу должен быть достаточным для того, чтобы диверторная магнитная поверхность (показана штриховой линией на фиг. 1 и 2) не касалась коллекторной пластины. Это предотвращает потери -плазмы, поступающей в камеру дивертора из области нуля магнитного поля вдоль силовых линий диверторной поверхности. Потери могут быть только на цодвесках и токовых выводах катушек 6; 7, площадь которых значительно меньше площади коллекторной пластины.

Коллекторная пластина имеет Т-образиое сечение для того, чтобы отделить нейтрализующуюся на ней плазму от плазмы на диверторной поверхности.

Перед инжекцией плазмы «а дополнительную катущку 7 от отдельного источника питания подается импульс тока, создающего к,ратковременно (время длительности им:нульса определяется временем заполнения плазмой замкнутой ловущки) конфигурацию магнитного поля (см. фиг. 2), обесиечивающую полное выведение магнитного потока в камеру дивертора и образование в центре системы области с нулевой напряженностью Мапнитного поля.

Инжекция плазмы может осуществляться двумя известными способами: в направлении магнит ной щели через инжекционные патрубки 2 или в -направлении касательной к одной

из силовых лиеий магнитного поля. Для осуществления второго способа инжекции в коллекторной -пластине 4 имеются отверстия необходимых размеров, соосные с патрубками 3. Инжекцию производят в промежуток времени, когда магнитиое поле на оси -системы равно нулю, и тем самым обеспечивают заполнение плазмой -приосевой области ловущки. После оконча-ния импульса тока в катущке 7 систе-ма работает как дивертор, сохраняя диверторную конфигурацию магнитного поля (см. фиг. 1).

Предлагаемое устройство по сравнению с изв-естным обладает несколькими преимуществами: оно может работать как в диверторном стационарном, так и IB инжекторно-м импульсном режиме; при работе в стационарном диверторном режиме устройство предотвращает п-отери из ловущки значительного

количества плазмы, локализующейся -на диверторной поверхности, благодаря отсутствию пересечения диверторной поверхности с коллекторной пластиной; ери включении д-0 полнительной импульсной катушки создается

возможность максимального заполнения плазмой приосевой области ловушки; устройство позволяет инжектировать плазму обоими известными способами: в направлении магнитной щели и в направлении касательной к одной из силовых линий магнитного поля.

Устройство может применяться -в стеллараторах и других замкнутых магнитных ловушках, предназначенных для удержания плазмы.

Предмет изобретения

Дивертор замкнутой магнитной ловущки, содержащий кольцевую вакуумную камеру,

окружающую цилиндрическую вакуумную камеру и связанную с ней кольцевой щелью, коллекторную пластину, расположенную в центральной части кольцевой вакуумной камеры, и катущку встречного -магнитного поля,

отличающийся тем, что, с целью у.меньшения потерь незагрязненной при.месями плаз-мы, коллекторная пластина закре-плена на цилиндрической поверхности кольцевой вакуумной камеры таким -образом, что между коллекторной пластиной и внешней поверхностью катушки встречного магнитного поля образован равномерный кольцевой зазор, а -в плоскость поперечного сечения дивертора помещена дополнительная катушка.