Расчет магнитных поверхностей и движения частиц в замкнутой магнитной ловушке с пространственной осью и прямолинейными участками

• Автор: Кондаков, Владимир Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ГЛАВА 1. ЗАМКНУТАЯ МАГНИТНАЯ ЛОВУШКА ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ ПЛАЗМЫ ТИПА ДРАКОН
2. ГЛАВА 2. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАВНОВЕСНОГО УЧАСТКА НЕЗАМКНУТОГО ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КРЭЛА
2.1. Введение
2.2. Методика расчетов
2.3. Результаты расчетов
2.4. Заключение
3. ГЛАВА 3. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОЙ СТРУКТУРЫ И ДРЕЙФА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В УСТАНОВКЕ "КРЭЛ С МАГНИТНЫМИ ПРОБКАМИ"
3.1. Введение
3.2. Методика расчетов
3.3. Результаты расчетов
3.4. Заключение
4. ГЛАВА 4. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОХОЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА В "ГЕОДЕЗИЧЕСКОМ КРЭЛЕ" В РЕДКОЙ ПЛАЗМЕ
4.1. Введение
4.2. Описание установки "Геодезический КРЭЛ" и условий эксперимента
4.3. Экспериментальные результаты
4.4. Расчетное исследование прохождения электронного пучка в "Геодезическом крэле"
4.5. Заключение
5. ГЛАВА 5. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОЙ СТРУКТУРЫ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДРАКОН-1 В СРАВНЕНИИ С ПЛАЗМЕННОЙ ЛОВУШКОЙ ДРАКОН-ЗТ/2
5.1. Введение
5.2. Методика расчетов
5.3. Результаты расчетов
5.3.1. Структура магнитных и дрейфовых поверхностей в системах ДРАКОН-1 и ДРАКОН-ЗТ/2
5.3.2. Расчет поверхности максимальной колтенсащш дрейфа в замкнутых установках
5.3.3. Расчет параметров магнитной оси в системах ДРАКОН-1 и ДРАКОН-ЗТ/2
5.3.4. Расчет крайней магнитной поверхности в системах ДРАКОН-1 и ДРАКОН-ЗТ/2
5.3.5. Расчет влияния статистического сбоя витков на уход магнитных силовых линий из систем ДРАКОН-1 и ДРАКОН-ЗТ/2
5.3.6. Расчетное исследование удержания отдельных заряженных частиц в прямых участках систем ДРАКОН-1 и ДРАКОН-ЗТ/2
5.3.7. Расчетное исследование выполнения условия изометричпости в системах ДРАКОН-1 и ДРАКОН-ЗТ/2
5.3.8. Оптимизация системы ДРАКОН-1 по углу намотки спирали КРЭЛа и системы ДРАКОН-ЗТ/2 по углу поворота плоскостей полуторов в местах их стыковки с целью сближения магнитных и дрейфовых поверхностей и уменьшения затекания в прямые участки вторичных токов плазмы
5.3.9. Расчет угла вращательного преобразования в системах ДРАКОН-1 и ДРАКОН-ЗТ/2
5.3.10. Расчет интеграла и = |"с// / В в системах ДРАКОН-1 и ДРАКОН-ЗТ/2
5.3.11. Оценка погрешности вычислений

5.4. Заключение
6. ГЛАВА 6. РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРОФИЛЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ВРЕМЯ УДЕРЖАНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В СИСТЕМЕ ДРАКОН
6.1. Введение
6.2. Методика расчета
6.3. Результаты расчетов
6.4. Заключение
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РАСЧЕТ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. РАСЧЕТ СИЛОВЫХ ЛИНИЙ И ТРАЕКТОРИЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
С каждым годом в мире происходит неуклонный рост энергопотребления. Бесконтрольное удовлетворение энергетических потребностей посредством сжигания минерального сырья в виде нефти, угля, газа и других энергоносителей наносит обществу огромный вред по двум направлениям. Во-первых, сжигание ценного сырья лишает человечество исходных источников получения большого числа нужных продуктов, во-вторых, вызывает экологическое засорение среды обитания на земле.
Энергетическая проблема, по-видимому, должна разрешаться за счет ядерной энергетики. Однако катастрофа в Чернобыле вызвала негативную реакцию общества на использование такого вида энергии. Действительно, никакая сколь угодно совершенная автоматика и никакая строжайшая производственная дисциплина не в состоянии полностью исключить возможность аварии ядерной установки. Отсюда необходимость поиска такого технического решения, которое должно существенно уменьшить возможные последствия аварии. Решение этой задачи может быть найдено с помощью ядерной реакции синтеза. Термоядерные реакторы, осуществляющие реакции синтеза изотопов водорода, на несколько порядков менее радиационно опасны по сравнению с реакторами той же мощности, в которых энергия выделяется в реакциях деления тяжелых ядер. В еще более выигрышном положении оказывается реакция синтеза между дейтерием и изотопом гелия 3Не. Экологические проблемы Э Не-реакции определяются радиационной опасностью термоядерного реактора (ТЯР), включающей образующиеся расщепляющиеся материалы, нейтронные потоки и наведенную радиоактивность. Расщепляющиеся материалы в плазме Э3Не-реактора представлены тритием, который не вводится извне, а образуется в сопутствующей ЭЭ-реакции, но он циркулирует в камере реактора, и значительная часть его выгорает. Уже определено,

электронов ие ~ 100-2400 эВ, значение магнитной индукции на оси в равновесном участке В0«140Гс). Выбор расчетных режимов определялся из условия, что ловушка будет заполняться плазмой плазменно-пучкового разряда с помощью пучка электронов, ускоренных примерно до 1000 эВ. Расчеты магнитного поля системы и дрейфа электронов проводились численными методами, алгоритм которых описан в приложениях 1 и 2.
3.3. Результаты расчетов
Спрямление оси за концами равновесного участка приводит к уменьшению вращательного преобразования. Вследствие этого компенсация дрейфа несколько ухудшается, то есть остаточный или минимальный дрейф Д увеличивается (рис. 3.1). В геодезическом КРЭЛе Д < 0.15Дки, где Д1<и — величина максимального дрейфа электрона (в центре КРЭЛа). При введении прямых участков Д возрастает до 0.25 Дмс.
Спрямление оси и уменьшение тока в витках спрямленных участков, то есть моделирование установки ДРАКОН, когда среднее значение поля в КРЭЛе больше среднего значения поля на прямом участке, приводит к ухудшению компенсации дрейфа электронов: при
Я = — =0.3 остаточный дрейф Д возрастает до 0.4Дах, здесь Л,
значение магнитной индукции на оси спрямленного участка, В0 — значение магнитной индукции на оси в центре КРЭЛа.
С ростом Я остаточный дрейф сначала снижается, достигая минимума при некотором Япр1, и лишь потом увеличивается вплоть до критического значения Ятах, когда электроны начинают уходить на стенку камеры. Значения Я и Ятт зависят от места старта частицы и ее энергии. При этом Д в диапазоне Я от 1 до 3 не превышает
0.2Д1ш. Рис. 3.2 (а) демонстрирует влияние пробочного отношения Я