Термоядерные реакции в газодинамической ловушке с инжекцией дейтонов

• Автор: Максимов, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 73 с.

1 Установка ГДЛ
1.1 Конструкция установки
1.2 Вакуумная система
1.3 Магнитная система
1.4 Система создания предварительной плазмы
1.5 Система атомарной инжекции
1.6 Сценарий эксперимента
2 Основные диагностики
2.1 Томсоновское рассеяние
Рубиновый лазер
Оптическая схема
Юстировка лазера и оптической схемы
Калибровки
Регистрация электрических сигналов и обработка данных
2.2 Измерения потоков продуктов ББ реакции
Метод регистрации частиц
Конструкция датчика
Система регистрации сигнала
Обработка сигналов
2.3 Другие диагностики

3 Численное моделирование продольного профиля выхода продуктов термоядерных реакций
3.1 Термоядерные реакции в плазме ГДЛ
3.2 Стационарная модель распределения нейтронного потока для однородной плазмы
3.3 Особенности моделирования при помощи кода МСИТ
4 Результаты измерений и их интерпретация
4.1 Особенности измерения потоков 3.02 МэВ протонов и 2.45 МэВ нейтронов на ГДЛ
4.2 Пространственные профили потоков продуктов термоядерной
реакции
Хордовые измерения потока 3.02 МэВ протонов
Продольный профиль потока 3.02 МэВ протонов: сравнение
результатов измерений и численного моделирования
Заключение
Литература

Газодинамическая ловушка (ГДЛ), идея создания которой принадлежит В.В. Мирнову и Д.Д. Рютову [1], появилась благодаря стремлению увеличить время удержания плазмы по сравнению с классической зеркальной ловушкой [2,3] без привлечения непроверенных новых принципов. В отличие от зеркальной ловушки, где удержание бесстолкновительных частиц плазмы обусловлено законами сохранения энергии и магнитного момента, ГДЛ предназначена для удержания столкновительной плазмы с изотропным в пространстве скоростей максвелловским распределением частиц. Условие столкнови-тельности выражается в том, что длина свободного пробега ионов относительно рассеяния в конус потерь много меньше длины системы:
где ц - длина свободного пробега ионов относительно рассеяния на угол порядка единицы, Ь - длина ловушки, П,п - пробочное отношение, которое в ГДЛ предполагается большим (Д 3> 1). В этих условиях механизм удержания частиц плазмы аналогичен удержанию столкновительного газа в сосуде с малым отверстием. Время удержания плазмы в такой ловушке легко определить при помощи простой газодинамической оценки:
где V, - средняя тепловая скорость ионов, что и служит оправданием названия системы.
Очень важным достоинством газодинамической ловушки является простая и надежная физика продольного удержания плазмы. Легко видеть, что
Ь ц • 1п 11т/Лт,
(0.1)
Т гИ I
(0.2)

• ионизация атомов нейтральных пучков в плазме путем перезарядки, ионизации электронным ударом и обдирки при взаимодействии с ионами;
• движение ионов в заданном магнитном поле;
• торможение и угловое рассеяние ионов при их взаимодействии с мишенной плазмой;
• перезарядка и образование быстрых нейтральных атомов при их взаимодействии с нейтральным газом;
• столкновение ионов и прохождение термоядерной реакции.
Вместе с магнитным полем и мишенной плазмой код MCFIT использует в качестве входных данных временные эволюции пространственных распределений плотности нейтрального газа в объеме, занятом быстрыми ионами. Временные эволюции пространственного распределения плотности нейтральной компоненты в процессе экспериментального выстрела рассчитывались при помощи кодов TUBE и NEUSI [38].
Код MCFIT позволяет вычислить большой диапазон физических параметров в одном расчете. Результат расчетов представляет собой дискретные распределения искомых величин в узлах сетки фазового пространства, которые определяет пользователь, в заданных интервалах времени. Основными вычисляемыми параметрами являются: распределение выхода термоядерной реакции в пространстве и во времени, энергосодержание быстрых ионов, захваченная мощность атомарных пучков, мощность перезарядных потерь, мощность нагрева мишенной плазмы, функции распределения быстрых ионов по энергиям и питч-углам в трубках магнитного потока, определенных радиальными интервалами в центральной плоскости ГДЛ.