Магнитная ловушка Советский патент 1975 года по МПК H05H1/12 

1

В известных замкнутых ловушках стеллараторного типа магнитная система состоит из обмотки, создающей магнитное поле, направленное вдоль оси установки, и винтовой обмотки, образующей в сочетании с предыдущей магнитное поле для стабильного удержания плазмы. Эти обмотки обхватывают тороидальную вакуумную камеру.

Обмотку продольного поля обычно выполняют в виде отдельных многовитковых круглых цилиндрических катушек либо в виде сплошной одно- и/или двухслойной обмотки на тороидальных участках и круглых цилиндрических катушек на участке стыков двух полуторов.

Цель изобретения - упрощение конструкции ловушки, уменьшение ее габаритов, снижение мощности источников электропитания и охлаждения магнитной системы при сохранении параметров магнитного поля (т. е. повышение эффективности магнитной системы) за счет максимального приближения обмоток к рабочему (плазменному) объему и создание более однородного магнитного поля для улучшения параметров плазмы.

Это достигается тем, что тороидальная вакуумная камера сделана сплошной, без разъгмов. Непосредственно на камере размешена винтовая обмотка, изолированная жаростойкой электроизоляцией, позволяющей прогреть

камеру-каркас до температуры, обеспечивающей получение сверхвысокого вакуума. Наружный каркас винтовой обмотки выполнен с эксцентриситетом относительно оси камеры

наружу от центра тора.

Обмотка продольного поля расположена на наружном каркасе винтовой обмотки и представляет собой две спирали с противоположным направлением навивки и щагом, обеспечивающим размещение патрубков, необходимых для систем создания нагрева и диагностики плазмы.

Таким образом, обе обмотки размещены одна внутри другой и в горизонтальной плоскости эксцентрично.

Такая конструкция магнитной ловушки обеспечивает высокую эффективность и точность, так как винтовая обмотка в ней уложена непосредственно на сплошную вакуумную камеру (отсутствуют фланцы для соединения полуторов и дополнительный каркас винтовой обмотки), т. е. обмотка максимально приближена к рабочему объему. Отсутствие перемычек между винтовыми обмотками, расположенными на полуторах, улучшает однородность магнитного поля и повышает надежность системы.

При протекании тока по обмоткам создается однородное магнитное поле стеллараторной конфигурации. Ток в спиральных обмотках образует магнитное поле с двумя составляющими - основной, продольной, направленной вдоль оси ловушки, и паразитной, направленной перпендикулярно к плоскости ловушки. Так как обмотка продольного поля выполнена в виде двух спиралей с различными направлениями навивки, то основные составляюшие продольного поля складываются, а паразитные - компенсируют друг друга.

Обмотка продольного поля сдвинута наружу от центра тора, благодаря чему винтовая обмотка и соответственно рабочий объем, занятый плазмой, находятся в однородном тороидальном продольном магнитном поле, несмотря на значительный шаг обмотки этого поля.

Так как винтовая обмотка уложена на вакуумную камеру, а наружный каркас винтовой обмотки является одновременно внутренним каркасом обмотки продольного поля, то точность взаимного расположения двух обмоток максимальна - она определяется в основном точностью механической обработки каркаса. Кроме того, обмотка продольного поля максимально приближается к рабочему объему.

В результате всех перечисленных особенностей конструкции уменьшаются габариты установки и, как следствие, снижаются мощность источников электропитания и охлаждения, вес и стоимость элементов.

На фиг. 1 показан общий вид магнитной ловушки; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Магнитная ловушка содержит сплошную тороидальную вакуумную камеру 1. На камеру уложена винтовая обмотка 2, изолированная жаростойкой кремнийорганической изоляцией

3. Винтовую обмотку обхватывает наружный каркас 4, внутренняя и наружная поверхность которого эксцентричны. На каркасе уложена обмотка продольного поля, выполненная в виде двух спиралей - внутренней 5 и наружной

6 с противоположным направлением навивки. Камера имеет патрубки 7, расположенные в промежутках между витками винтовой обмотки и обмотки продольного магнитного поля.

Предмет изобретения

Магнитная ловушка плазмы стеллараторного типа, содержащая вакуумную камеру, винтовую обмотку с наружным каркасом и обмотку продольного магнитного поля, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения эффективности работы, вакуумная камера выполнена в виде сварной конструкции, на которой размещена винтовая

обмотка, изолированная жаростойкой электроизоляцией, наружный каркас обмотки выполнен с эксцентриситетом относительно оси камеры наружу от центра тора, на каркасе размещена обмотка продольного магнитного поля, выполненная в виде двух спиралей с противоположным направлением навивки и шагом, значительно превышающим ширину витка.