Физика удержания плазмы с β ~I в нетрадиционных магнитных системах

• Автор: Пастухов, Владимир Павлович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 59 с. : ил.; 20х15 см

Общая характеристика работы.

Актуальность проблемы.

Систематические исследования по магнитному удержанию высокотемпературной плазмы начали активно развиваться в связи с работами по управляемому термоядерному синтезу (УТС). За истекшие полвека были довольно глубоко изучены фундаментальные свойства замагниченной плазмы, сформулированы основные принципы ее удержания и устойчивости, а также предложены различные типы систем для магнитного удержания плазмы. Последние 30 лет прогресс в исследованиях по магнитному удержанию высокотемпературной плазмы преимущественно ассоциируется с достижениями токамаков, которые бесспорно являются лидирующим направлением в этой области. Вместе с тем на пути создания экономически конкурентоспособного и экологически привлекательного термоядерного реактора предстоит решить еще немало принципиальных физических и технологических проблем, среди которых важное место занимают создание условий для стационарной работы реактора и достижение более высокого чем в современных токамаках значения параметра в = 8тр/ В2, характеризующего отношение давления плазмы к давлению магнитного поля.
Повышение величины 0 позволяет увеличить плотность энерговыделения в термоядерной реакции при фиксированной предельной величине магнитного поля и, тем самым, способствует уменьшению размеров реактора и повышению его экономических характеристик. Более того, обеспечение условий для достаточно длительного удержания плазмы с ~ 1 открывает перспективу создания малоради-активного термоядерного реактора, использующего безнейтронную реакцию В — 3Не. К сожалению, при всех достоинствах токама-ка, его продвижение в область высоких 0 принципиально ограничено условиями равновесия и МГД устойчивости. Так в современных экспериментах /3 < 0,1, и даже по самым оптимистичным теориям 0 в токамаке не может превысить величину 0, 2 — 0,3. В то же время создание систем для удержания плазмы с 0 ~ 1 не противоречит основополагающим принципам. Ряд таких систем уже был предложен ранее и исследовался экспериментально. В связи с этим, наряду с проведением исследований, направленных на повышение величины 0 в токамаке, целесообразно проанализировать потенциальные возможности альтернативных, в том числе и не вполне традиционных, систем, позволяющих, тем не менее, удерживать плазму с 0 ~ 1. При этом, вообще говоря, недостаточно продемонстрировать отдель-

Примерные параметры Л —3 Не реактора на базе системы МИРАЖ, оцененные на основании полученных результатов, приведены в таблице:
Кратко суммируя результаты данной главы, можно сказать, что система МИРАЖ является достаточно интересной альтернативной системой для магнитного удержания плазмы с высоким (3. Результаты разделов 4.2 и 4.3 показывают, что при правильной организации нагрева плазмы и условий отбора мощности вблизи внешней сепаратрисы можно рассчитывать на достаточно хорошее время жизни плазмы и умеренный поток тепла на внутреннее кольцо. Потенциальные достоинства системы наиболее привлекательны с точки зрения проблемы создания Л -3 Не реактора. Все это указывает на целесообразность проведения экспериментальных исследований, которые бы позволили проверить основные идеи и принципы, заложенные в основу этой системы.

5 Заключение

Основные выводы диссертации кратко формулируются в следующих

тезисах:
1. Проведенный теоретический анализ показывает, что потенциальные возможности использования альтернативных, в том числе и нетрадиционных, систем магнитного удержания высокотемпературной плазмы применительно к проблеме УТС в значительной степени недооценены.
2. Рассмотренные физические концепции трех магнитных систем
Большой радиус кольца Нс
Малый радиус кольца ге
Полный ток кольца 1С
Плотность плазмы пт
Температура Тт
Максимальная Р
Поток энергии на кольцо чс
Температура поверхности ТС1
Тепловой поток на сепаратрису < д., >
Полная мощность инжекции IV