Получение высокотемпературной плазмы в магнитных ловушках при встречном взаимодействии плазменных потоков

• Автор: Сафронов, Валерий Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 c. : ил

Глава I. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ
1.1. Ускоритель МК
1.2. Плазмопровод
1.3. Методы измерений
1.3.1. Измерение разрядного тока и напряжения на электродах
1.3.2. Зондовые измерения
1.3.3. Оптическая интерферометрия
1.3.4. Измерения электронной температуры
1.3.5. Нейтронные измерения
1.3.6. Спектральные методы измерений
1.3.7. Энергетические измерения
Глава II. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ УСКОРИТЕЛЯ.
ТРАНСПОРТИРОВКА ПЛАЗМЕННЫХ ПОТОКОВ В ПРОДОЛЬНОМ ОДНОРОДНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
2.1. Сравнение режимов работы ускорителей
2.2. Основные параметры плазменных потоков и их изменение в процессе транспортировки
2.3. Эффективность транспортировки потоков плазмы
в продольном однородном магнитном поле
Заключение
Глава III. ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ ВСТРЕЧНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ПОТОКОВ В ПРОДОЛЬНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
3.1. Взаимодействие встречных потоков дейтериевой плазмы
3.1.1. Термализация направленной энергии потоков
и образование высокотемпературной плазмы

3.1.2. Температура плазмы
3.1.3. Измерение турбулентных полей в зоне столкновения потоков
3.1.4. Динамика взаимодействия потоков
3.2. Столкновение потоков дейтериевой и водородной плазмы
3.3. Время жизни плазмы
3.4. Нейтронный выход
3.5. Обсуждение экспериментальных результатов
Заключение
Глава IV. СТОЛКНОВЕНИЕ ПОТОКОВ ПЛАЗМЫ С ПОВЫШЕННЫМ
ЭНЕРГОСОДЕРЖАНИЕМ
Предварительные замечания
4.1. Модернизация ускорителя
4.2. Параметры плазменных потоков модернизированного ускорителя
4.3. Исследование характеристик ускорителя с емкостным накопителем энергии при С0 * 1152 мкФ
4.4 Столкновение плазменных потоков
Заключение
Глава V. ВЛИЯНИЕ МАГНИТНЫХ ПРОБОК НА УДЕРЖАНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ
Предварительные замечания
5.1. Экспериментальная установка
5.2. Экспериментальные результаты и их обсуждение
Заключение
ЗАКЛЮЧ15НИЕ
ЛИТЕРАТУРА
- 4 -ВВЕДЕНИЕ Одной из проблем в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу является осуществление нагрева дейтериево-тритиевой плазмы в термоядерных ловушках до температур Т ~ 10 кэВ. В настоящее время наибольшее развитие получили методы омического нагрева, инжекции нейтральных частиц, ВЧ - нагрева; интенсивно исследуются процессы сжатия и нагрева плазмы электронными и лазерными пучками, возбуждение в плазме ударных волн и т.д.. В то же время успехи в развитии физики и техники мощных плазменных ускорителей позволяют поставить вопрос о возможности использования этих устройств для создания высокотемпературной плазмы в термоядерных ловушках. Современные электродинамические ускорители позволяют получать сгустки плазмы с плотностью Т1 ж 10*® + 10*® см~®, направленной скоростью 1Г * 10® см/с и полным энергосодержанием свыше V « 100 кДж /I /. Преобразуя энергию направленного движения плазмы в тепловую энергию, можно получать высокотемпературную плазцу без дополнительного нагрева непосредственно в объеме ловушки. При этом привлекают внимание такие свойства плазменных ускорителей, как высокая эффективность преобразования энергии накопителя в кинетическую энергию сгустков ~ 30 + 40%, значительная мощность инжекции ~ 10 ГВт, малое содержание примесей, возможность варьировать параметры плазмы в широких пределах. К достоинствам ускорителей как источников высокоэнергетичной плазмы относится также и то, что основным носителем энергии сгустков являются ионы. Поэтому в результате термализации направленной энергии сразу же образуется ионно-горячая плазма, и промежуточный процесс нагрева электронов с последующей передачей энергии ионам, свойственный многим другим методам нагрева, в данном случае отсутствует. Кроме того, использование ускорителей для осуществления внешней инжек-

Глава II. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ УСКОРИТЕЛЯ.
ТРАНСПОРТИРОВКА ПЛАЗМЕННЫХ ПОТОКОВ В ПРОДОЛЬНОМ ОДНОРОДНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ.
Плазменные потоки, используемые для заполнения различного рода термоядерных ловушек, должны удовлетворять определенным, достаточно жестким требованиям. Прежде всего, они должны характеризоваться высокой скоростью, плотностью, энергией, малым содержанием примесей. Эти требования к потокам плазмы являются общими при заполнении любой термоядерной системы. Кроме того, существуют и дополнительные требования, обусловленные спецификой конкретных термоядерных устройств. Так, например, для ловушек сТШЛ! В требуются потоки плазмы с I. Это необходимо для того, чтобы свести к минимуму уход частиц из ловушек через "магнитные щели". В этой связи возникает необходимость экспериментального поиска режимов работы ускорителей с требуемыми параметрами плазмы.
В настоящей главе приводятся результаты экспериментальных исследований основных характеристик плазменных потоков на выходе ускорителя и их эволюции в процессе транспортировки плазмы в продольном однородном магнитном поле на расстояние 5 м.
2.1. Сравнение режимов работы ускорителей.
В экспериментах по инжектированию плазмы в продольное магнитное поле /85/ обнаружились два характерных режима работы ускорителя, отличающихся по эффективности ввода плазмы в магнитное поле. В первом режиме эффективность ввода приближалась к 100%, а на осциллограммах разрядного тока и напряжения не наблюдалось так называемых "особенностей". В другом режиме на токе разряда появлялась "особенность" и эффективность заметно уменьшалась. При неизменной массе нейтрального газа в межэлектродном зазоре переход