Формирование плазменного шнура многопробочной ловушки ГОЛ-3

• Автор: Полосаткин, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Глава 1. Экспериментальные условия установки ГОЛ

1.1 Сценарий эксперимента

1.2 Диагностический комплекс установки ГОЛ

1.3 Спектрометр вакуумного ультрафиолетового излучения с пространственным разрешением
1.4 Система томсоновского рассеяния рубинового лазера для измерения параметров плазмы

Глава 2 Газовая система установки ГОЛ

2.1 Импульсный напуск дейтерия в камеру ГОЛ

2.2 Система измерения концентрации

2.3 Начальное распределение концентрации газа

2.4 Измерение концентрации примесей в плазме

Глава 3 Формирование начальной токонесущей плазмы

3.1 Требования к начальной плазме
3.2 Конструкция источника плазмы
3.3 Электротехническая схема разряда
3.4 Обеспечение замыкания тока в камере сжатия пучка
3.5 Влияние условий в области сжатия на нагрев и удержание плазмы
3.6 Свойства плазмы
3.7 Динамика энергосодержания плазмы в бесфольговом режиме

Одним из альтернативных подходов к решению проблемы магнитного термоядерного синтеза является разработка реактора на основе аксиально-симметричной многопробочной ловушки, идея которого предложена Г.И. Будкером, В.В. Мирновым и Д.Д. Рютовым [1]. Суть этого метода удержания плазмы заключается в том, что магнитное поле соленоида делается гофрированным, так что плазма, вытекающая из ловушки, проходит множество связанных пробкотронов. При этом происходит переход в новое качество: при определенных параметрах плазмы частицы захватываются в отдельные пробкотроны, а в целом плазма диффундирует сквозь такую систему, так что время жизни частиц существенно возрастает по сравнению с классическим. Метод многопробочного удержания частиц достаточно надежно обоснован как теоретически, так и экспериментально. На основе многопробочной ловушки был предложен проект гипотетического термоядерного реактора[2,3,4]. В нем горячая плазма с плотностью 1017-1018 см’3 удерживается в соленоиде с гофрированным магнитным полем длиной масштаба 100 метров.
Для реализации проекта необходимо решить некоторые принципиальные проблемы. Одна из них связана с поперечным удержанием плазмы. Дело в том, что давление плазмы в такой системе намного превосходит давление магнитного поля, поэтому плазма должна фактически опираться на стенку внешней камеры. Теоретически было показано (см.[5]), что возможно эффективное удержание плазмы в системе с гофрированными стенками, повторяющими ход силовых линий магнитного поля. Экспериментальная проверка метода стеночного удержания горячей плазмы до сих пор не реализована.
Другой ключевой проблемой является обеспечение эффективного нагрева плотной плазмы до термоядерных температур (~10кэВ) в соленоиде. За время, меньшее, чем энергетическое времени жизни, необходимо вложить в плотную плазму энергию масштаба 100 МДж. Для этого требуются мощности нагрева в десятки гигаватт за времена

Основной вклад в ошибку измерения концентрации дает неточность определения концентрации газа при реллеевской калибровке сгпа. При измерении давления газа стрелочным манометром эта ошибка составляет около 5%. Собственно погрешность калибровки стуг может быть найдена из разброса значений при последовательном проведении нескольких одинаковых измерений. Кроме того, существенный вклад в ошибку измерения концентрации может давать паразитное излучение, связанное с рассеянием лазерного луча на элементах конструкции.
Погрешность измерения функции Fso зависит от качества измерения аппаратной функции. Она прямо связана с точностью выставления длины волны на спектральном приборе и точностью определения линейной дисперсии. Для системы рубинового рассеяния ее можно оценить величиной 5%.
На Рис. 20 показаны приведены примеры измерения параметров плазмы с помощью системы лазерного рассеяния в двух различных режимах работы установки - в создаваемой прямым разрядом предварительной плазме и в горячей плазме, нагреваемой электронным пучком. Система лазерного рассеяния позволяет определять электронную температуру плазмы в диапазоне 5-400 эВ при плотности 1014-1016 см3. Точность определения параметров плазмы составляет -10%.