Распределение параметров СВЧ плазмы в бидипольной магнитной ловушке "Магнетор"

• Автор: Крашевская, Галина Витальевна
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Глава I. Литературный обзор
1.1. Теоретические предпосылки созданию установок с магнитной системой расположенной внутри занимаемого плазмой объема
1.2. Тороидальные системы с мультипольными кольцами
1.3. Системы с вращательным преобразованием
1.4. Дипольные магнитные ловушки
1.5. Постановка задачи
Глава II. Экспериментальная установка и средства диагностики
11.1. Описание установки
II. 1.1. Вакуумная система и система напуска газа
II. 1.2. Магнитная система
И. 1.3. Система создания и ввода СВЧ-мощности в объем
Н.2. Система зондовой диагностики
П.2.1. Выбор метода диагностики
11.2.1.1. Область применимости зондовых методов
11.2.1.2. Случай отсутствия внешних магнитных
и СВЧ полей
11.2.1.2.1. Одиночный зонд
11.2.1.2.1. Двойной зонд
11.2.1.3. Случай наложения внешнего магнитного поля
11.2.1.4. Случай наличия СВЧ-полей
11.2.1.4.1. Потенциал детектирования
П.2.1.4.2. Зондовые измерения при наличии
СВЧ полей в плазме
11.2.1.5. Выводы

II.2.2. Конструкции зондов и систем их перемещения
11.2.3 Экспериментальное определение временного интервала
для измерения характеристик плазмы
11.2.4 Выбор электрической схемы зондовых измерений
Глава III. Зондовые и рентгеновские измерения
параметров плазмы СВЧ разряда в установке
III. 1. Эксперимент по измерению профилей
концентрации и температуры внутри ловушки
111.2. Применимость метода двойного зонда
111.3. Эксперимент по выявлению влияния положения
подвижного зонда на результаты измерений
111.4. Эксперимент по выявлению влияния угла наклона зонда
к силовым линиям магнитного поля на результаты измерений
111.5. Время жизни плазмы в ловушке
111.6. Колебания в плазме
111.7. Оценка поглощенной мощности СВЧ
111.8. Рентгеновские измерения
Глава IV. Обсуждение результатов
IV. 1. Оценки параметров плазмы и погрешности
в определении концентрации
IV.2. Оценка времени распада плазмы за счет упругих столкновений....! 11 IV.3. Сравнение плазменных параметров
с исследованиями на других установках
IV.4. Анализ распределения плотности плазмы в ловушке
IV.5. Сравнение экспериментальных профилей плазменного давления
с критическими конвективно-устойчивыми профилями
Заключение
Список литературы
Перспективы термоядерных исследований неразрывным образом связаны с изучением фундаментальных проблем, отражающих вопросы удержания изолированной плазмы. Задачей магнитного удержания плазмы является получение локализованного сгустка плазмы посредством создания градиентов давления. Градиент давления предполагает диффузию и охлаждение плазмы, однако диффузионного времени удержания в магнитном поле может быть вполне достаточно для реализации термоядерной реакции. Осложнение вызывают быстрые потери плазмы через макроскопические неустойчивости. Времена потери плазмы в случае крупномасштабной неустойчивости значительно меньше диффузионного времени.
В случае быстрых процессов наиболее жесткую оценку для порога появления неустойчивости в системе дает анализ в МГД приближении в пренебрежении диссипативными процессами (в силу малых времен). Условия устойчивости для плазмы с бесконечной проводимостью удовлетворяются столь просто, что почти нет стимулов к исследованию каких-либо систем, отличных от простейших устройств со стабилизацией с помощью шира. Однако оказалось, что введение в гидромагнитную теорию очень малого, но конечного столкновительного сопротивления приводит к существенной дестабилизации (причем могут развиваться топологически новые виды возмущений). Вследствие этого теория предсказывает меньшую эффективность стабилизации при помощи шира в столкновительной плазме при неблагоприятном градиенте магнитного поля V В. Более того, даже в бесстолкновительном режиме «конечная проводимость» плазмы в отсутствие V В приводит к возможности раскачки неустойчивости «желобкового» типа при градиенте плотности V«, соответствующем уменьшению плотности плазмы от оси системы, т.е. к универсальной неустойчивости [1,2]. Эффекты «конечной проводимости» здесь обусловлены развитием звуковых волн и затуханием Ландау.

отсюда имеем:

Vp=Vj+—ln

1 М
>Vf+^-n

0,7
0,4 V 4 лт
Ч > -V у
Vp=V/+ÀkTe (11.10),
где А=- 1п(0,7 /—). Зная точку плавающего потенциала ^ и температуру е т
электронов Те, можно найти потенциал плазмы Ур.
Концентрация электронов может быть определена по хаотическому току на зонд (II.8) при потенциале пространства (электронный ток насыщения):
ne=4Ie(Kp/)/e5S (11.11)
11.2.1.2.2. Двойной зонд
Двойной зонд является основной модификацией одиночного зонда Ленгмюра. Метод заключается в том, что в плазму помещают не один, а два малых электрода и измеряют зависимость тока I в цепи этих электродов от разности потенциалов V между ними (рис.И.14).
Таким образом, двойной зонд в целом является изолированной системой, не связанной гальванически с установкой. Это обеспечивает основное преимущество двузондовых измерений, как в исследовании безэлектродных разрядов, так и в общем случае измерений в плазме с высоким и быстроменяющимся (во времени и пространстве) собственным потенциалом, который при значениях, существенно превышающих величину Т