Теоретическое исследование тепловой контракции на стенках токамака, вызванной термоэлектронной эмиссией

• Автор: Ярочкин, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил.

СО ДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА I. Выбор модели контракции и область параметров, в
которой возможна термоэмиссионная контракция
I.Краткий обзор механизмов контракции
2.Область бистабильности
3.Обсуждение результатов
ГЛАВА 2. Устойчивость системы к малым возмущениям
1.Физическая модель и основные уравнения
Описание плазмы
Описание стенки
2.Неустойчивость стационарного состояния
3.Результаты и их обсуждение
4. Выводы
ГЛАВА 3. Нелинейная стадия тепловой контракции
I .Качественное рассмотрение
2.Физическая модель и основные уравнения
2.1.Теплоперенос в плазме
2.2.Перенос тепла в стенке, ограничивающей плазму
2.3.Стационарное однородное по у состояние системы плазма-стенка
3.Стационарные неоднородные состояния системы плазма-стенка
- горячие пятна
3.1.Общие замечания
3.2.Характерные параметры горячего пятна
3.3.Устойчивость горячего пятна
4.Обсуждение результатов, сравнение с данными экспериментов
5. Заключение
ГЛАВА 4. Влияние электропроводности плазмы на развитие

тепловой контракции
I.Предварительные замечания
2.Основные уравнения
Плазма
Стенка
3.Неустойчивость стационарного состояния
4.Результаты и их обсуждение
5. Заключение
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность вопроса, В последние годы, после 40 лет интенсивных исследований, значительно повысилась вероятность практического осуществления управляемой термоядерной реакции на установках токамак. Создан концептуальный проект международного демонстрационного реактора-токамака ITER для проверки основных современных физических и технологических представлений об энергетической установке, а также с целью продемонстрировать самоподдерживающуюся реакцию в течение длительного времени. Одной из важнейших является задача поддержания чистоты плазмы. Для очистки плазмы от примесей, поступающих со стенок, и от продуктов реакции в токамаке ITER будет использован дивертор. Это конфигурация магнитного поля, при которой силовые линии наружного слоя плазмы
выведены на . материальные поверхности, называемые диверторными пластинами. На них отводится существенная часть теплового потока из плазмы, переносимого вдоль магнитных линий заряженными частицами, а также происходит их
рекомбинация. В результате снижается интенсивность воздействия плазмы на первую стенку реактора, а удаленность пластин от основной плазмы эффективно препятствует поступлению в рабочий объём реактора атомов примесей, распылённых с материальных поверхностей.
До 1988 года в теоретических исследованиях эрозии пластин облицовки токамака не предполагалось, а в
экспериментах не наблюдалось явлений, при которых в контакте плазма-поверхность наступает не связанный с неоднородностью исходных параметров контакта локальный перегрев участков поверхности размером порядка сантиметра [1-4]. Наблюдающийся экспериментально в плазменных приборах такой перегрев

неустойчивость однородного возмущения, рассмотренную В [12] и [26]. Пусть масштабы теплопереноса в плазме (Ъ±, Ъц) ив стенке (1) сильно отличаются: L ,,>>!. Тогда при значениях
/ II
волнового числа, удовлетворяющих условию:
1 « k_1 « L, , , (25)
/ II
можно пренебречь в выражениях для v как слагаемым, содержащим Ъ2к2 в знаменателе, так и слагаемым 12к2 по сравнению с производными от безразмерных потоков тепла:
1 “ k f3 Г К* г

S.* ш.и.ВД
М У 11 [ * 1 +1
W В W в
Как легко видеть, при подстановке в эти формулы явных выражений для 1 и 1в условие неустойчивости v > 0 совпадает с :
5(п д%
— > —, (26)
<эт ат

где qc даётся (5), полученным впервые в [12] для однородного состояния. Если к-1<< Ъ± 8, то температура плазмы из-за её большой теплопроводности почти не изменяется при возмущении температуры стенки, так как в. этом случае для дополнительного притока тепла по плазме в более нагретый участок поверхности достаточна сравнительно малая разность температур над различными участками возмущения. Условие же k-1>> 1 означает, что теплопроводностью стенки параллельно поверхности можно пренебречь. Оба неравенства отвечают практически однородному возмущению с Т = const и не фиксированным потоком тепла из плазмы на стенку, несмотря на