Электромагнитная ловушка Советский патент 1978 года по МПК H05H1/04 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЛОВУШКА

1

Изобретение огнсх:ится к физике плазмы и проблеме управляемого, термоядерного синтеза и может быть использовано для получения и удержания высокотемпературной плазмы.

Известна электромагнитная ловушка по авг. св. № 414952, содержащая цилиндрическую вакуумную камеру, в торцовых чатях которой помещены соосные соленоиды, создающие нарастающее к торцам камеры магнитное поле, четное число проводников, расположенных по образующим сосх;ной упомянутом соленоидам цилиндрической поверхности и имеющих длину больщую, чем расстояние между соленоидами, и электроды Закрывающие магнитные щели ловушки.

Такие электромагнитные ловушки имеют малую плотность удерживаемой плазмы, которая зависит от сопряжения магнитных полей в области между проводниками.

Необходимым услсжием сопряжения магнитных .полей проводников и полей торцовых соленоидов является малая величина радиальнс компоненты магнитного поля торцовых соленоидов на участках между

проводниками. Это обусловлено тем, что мультипольн.ое магнитное поле проводников, удерживающее плазму, стремящуюся диффундировать на цилиндрическую поверхность ловущки, ослабляется в тех щелях между проводниками, где-оно противоположно по направлению радиальной компоненте магнитного поля торцсжых солейоидов. УменьщенИе магнитного поля в магнитных щелях между проводниками увеличивает диффузию электронов на проводники и, следовательно, уменьшает плотность плазмы в ловушке. А уменьшение радиальной компоненты магнитного поля торцовых соленоидов путем уменьще--ч ния тока в них нецелесообразно, так как это приведет к уменьшению магнитногб поля в торцовых областях ловушки, что также уменьшает плотность удерживаемой плазмы.

Цель изобретения - увеличение плотности плазмы, удерживаемой в электромагнитной ловущке.

Это достигается тем, что ловущка снабжена дополнительной парей соленоидов, установленных коаксиально основным соленоидам, в тех же сечениях, в которых установлены

основные соленоиды, и имеющих впугренний каметр, больший диаметра, на котором асположены проводники, предназначенные ля создания удерживающего магнитного аля в цилиндрической части ловушки.s

На чертеже показана принципиальная хема ловушки для удержания и нагревп лазмы с использованием электрических и магнитных полей.

В цилиндрической вакуумной камере 1 ю закреплены проводники 2, .расположенные по образующим цилиндричебксй поверхности. В торцовых частях цилиндрического объема расположены основные торцовые соленоиды 3, а коаксиально им .расположены 15 дополнительные соленоиды 4 .

Коаксиально прсеодникам, охватывая их, расположен отражательный цилиндрический электрод 5, находящийся под отрицательным потенциалом, Jlpeвышaющим потенциал 20 инжектора 6 электронного потока, расположенного по оси устройства против осевого отверстия одного из торцовых соленоидов. Против отверстия другого торцового соленоида симметрично инжектору расположен отража- 25 тельный электрод 7. Кольцевые отражательные электроды 8, расположенные перпендикулярной к оси устройства, перекрывают магнитные щели между торцовыми и дополнительными соленоидами.Устройство работает следующим образом.

После достижения необходимого вакуума в камере 1 по проводникам 2 и соленоидам 3 и 4 пропускают ток для создания удер- 35 живающего магнитного поля, причем по проводникам 2 пропускают ток так, чтобы направление тока в соседних проводниках было противоположно. Поток электроне® КЗ инжектора 6 направляется через осевое 40 отверстие соленоида 3 внутрь ловушки. .Отрицательный потенциал на цилиндрическом электроде 5 препятствует выходу электронов через магнитные щели между проводниками 2,отрицательный потенднал йа инжекто-«5 ре 6 и электроде 7 препятствует выходу электронов через осевые отверстий соленои,дов 3, а отрицательный потенциал на кольцевом электроде 8 - выходу электронов в магнитные щели между соленоидами 3 и 4.

Величина и направление тока в дополнительных соленоидах 4, а также их геометрические размеры выбираются такими, чтобы радиальная компонента магнитного поля, создаваемого дополнительными соленоидами 4, была бы на участках между проводниками равна по величине и противоположна по направлению радиальной компоненте магнитного поля торцовых соленоидов 3. Магнитное поле проводников и соленоидов предотвращае уход электронов на поверхности проводников и соленоидов. Удерживаемые так электроны образуют потенциальную яму для ионов, рождающихся в процессе ионизации остаточного газа электронами.

При использовании дополнительных соленоидов, радиальная компонента магнитного поля которых на участках между проводниками равна по величине и противоположна по Направлению радиальной компоненте магнитного поля торцовых соленоидов, компенсируется негативное влияние магнитного поля торцовых соленоидов на магвитйое поле, защищающее проводники.

Это позволяет увеличить магнитное поле; торцовых соленоидов, что приводит к существенному увеличению плотности удерживаемых в ловущке электронов. А плотность удерживаемых электронным сйлаком ионов возрастает пропорционально увеличению плотности электронов.

Ф о р м у л а

3 обре те и и я

Электромагнитная ловущка по авт.св. № 414952, отличающаяся тем, что, с целью увеличения плотности удерживаемой плазмы, она снабжена дополнительНО& парей соленоидов, установленных коаксиально основным соленоидам и имеющих внутренний диаметр, больщий диаметра цилиндрической псеерхности, по образующей которой расположены проводники, предназначенные для удерживающего магнитного поля в цилиндрической части ловущкн.