Р1зобретекие относитс к способам нагрева Ьлазмы и может быть использовано как метод дополнительного нагрева плазмы в тороидальных ловуш ках, в том числе в термо дерном рел торе. Известен способ нагрева, при ко тором, например, в дейтериевой плаз возбуждают быстрые магнитозвуковые (БМЗ) волны на частоте, равной диклотронной (114) частоте дейтонов в центре плазменного шнура. В этом случае можно обеспечить высококоэффективный ввод высокочастотной (ВЧ энергии в плазму 01 Однако такой метод нагрева вл етс недостаточно эффективным из-за относительно слабого поглоще ни ВИЗ волны в зоне ионного циклотронного резонанса (ИЦР) дл дей тери . Причиной слабого поглощени вл етс следующее свойство НМЗ: в зоне электромагнитное поле име почти круговую пол ризацию при этом направление вращени вектора электрического пол противоположно направлению вращени резонансных ионов о Известен также способ нагрева плазмы, при котором с целью обеспечени эффективного поглощени энергии возбуждаемой БМЗ волны в глубине плазмы ввод т в плазму небольшую добавку легких примесных ионов, а частоту волны выбирают ра ной ЦЧдл ионов добавкио Например в дейтериеву о или дейтерий-тритиевую плазму ввод т малую добавку водорода L21 либо изотопа гели (Не-) Сз, Поскольку пол ризаци волны определ етс основиьми ионам дл которых 1ГЧ существенно ниже ча тоты возбуждаемой БМЗ волны, то по л ризаци , этой волны оказываетс эллиптической, В атом случае по вл етс существенна составл юща вектора электрического пол , котора вращаетс в направлении вращени примесных ионов. Это приводит к усиленному поглощению электромаг нитной волны за счет ИЦР на примесных ионах, которые затем за сче кулоновских .столкновений передают свою энергию основным ионам. Однако дл обеспечени достаточ™ но высокой эффективности передачи энергии от резонансных ионов к иона основного газа при использовании этого метода необходимо выбирать довольно выс-окие концентрации ионов добавки.(выше 5%), в противном случае из-за высокой удельной мощности поглощаемой ионами добавки, возможен отрыв температуры ионов добавки от температуры основного газа , привод щий крезкому ослаблению эффективности передачи ВЧ-энергии от ионов добавки к основным ионам. При таком выборе вблизи резонансной зоны по вл етс зона трансформации быстрой волны в плазменную, что приводит к возбуждению плазменной волны, унос щей значительную часть энергии на периферию плазмы. Это ведет к снижению эффективности такого метода нагрева. Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс способ высокочастотного нагрева плазмы, преимущественно дейтериевой или дейтерий-тритиевоч, наход щейс в неоднородном магнитном поле, например в тороидальной ловушке (то .камаке или стеллараторе), путем возбуждени быстрых магнитозвуковых волн на частоте, соответствующей двойной ионной ЦУ дейтери вблизи оси плазменного шнура J 1Такой метод нагрева перспективен дл использовани в магнитных ловушках с термо дерными параметрами. При использовании этого метода нагрева БМЗ-волна, возбуждаема на периферии плазмы с помощью антенных устройств, распростран сь к центру плазменного шнура, поглощаетс в зоне, где частота волны сравниваетс с двойной ПЧ дл ионов плазмы. В этой зоне благодар конечной тепловой скорости резонансных частиц и относительно небольшой длине БМЗ-волны поперек магнитного пол возникает эффект пространственной дисперсии, привод щий к тому, что при взаимодействии ионов с электрическим полем волны возникает сила, действующа на резонансные,частицы с частотой, равной ЦЧ. ионов плазмы. При этом поглощение может быть существенно выше, чем при использовании БМЗ-волны с частотой, равной ЦЧ.-,, Недостатком этого метода вл етс то, что при возбуждении БМЗ-волны с достаточно большой фазовой скоростью вдоль магнитного ПОЛЯ вблизи двойной ионной циклотронной зоны возникает зона, в которой поперечный показате:ть преломлени быстрой волны сравниваетс с поперечным показателем преломлени пла менной волны (в точке трансформации ) , В этой зоне происходит транс формаци БМЗ-волны в медленную пла менную волну, котора , распростран сь к периферии плазмы, уносит значительную часть энергии, вьщел кмдейс затем в периферийных област х плазменного шнура. Такой эффвкт приводит к существенному сн жению эффективности нагрева с испо зованием поглощени БМЗ-волны на двойной ЦЧ. Целью изобретени вл етс повы шение эффективности нагрева плазмЫ Поставленна цель достигаетс тем,- что в способе высокочастотног нагрева плазмы, преимущественно дейтериевой или дейтерий-тритиевой наход щейс в неоднородном магнитном поле тороидальной ловушки, путем возбуждени БМЗ-волн на частот соответствующей двойной ЦЧ дл ион дейтери , в плазму ввод т добавку примесных ионов с величиной отношени зар дового числа к массовому числу .Z//A , выбираемого в соответ вии с соотношением 0,50(1,00 - ),50, Щ KO где а - радиус плазмы; RO - большой радиус Topaj - запас магнитогидродинами ческой устойчивости, и концентрацией, превышающей критическое значение Щ Р Г U) V А / где Т /т - отношение температуры основных ионов (дейтери ) к температуре ионо т желой примеси , iV - теплова скорость дейTOHOBJ to - углова частота БМЗ-вол ны, большой радиус тора. В этом случае БМЗ-волна, расспр стран сь от периферии плазменного шнура, проходит зону двойного цикл тронного резонанса (ЦР) дл дей714 тонов, частично поглоща сь в ней на ионах дейтери . Друга часть, распростран сь далее в пиде БМЗ-волны , достигает периферии плазмы и отражаетс снова вглубь плазменного шнура. Кроме того, в зоне двойного ЦР дл дейтонов происходит возбуждение плазменной волны, котора распростран етс в стс-рону увеличени магнитного пол . Благодар выбору добавки с отношением Z/Л 0,50 на пути распространени плазменной волны возникает зона двойного ЦРдл примеси. Поскольку плазменна волна в отличие от БМЗ-волны имеет линейную пол ризацию и вл етс более коротковолновой, чем БМЗ-волна, то она испытывает сильное поглощение в зоне двойного ИЦР дл примеси Так как в этом случае вьщеление энергии возбужденной БМЗ-волны осуществл етс в двух зонах двойного ЦР дл дейтонов и примесных ионов, то выбор минимальной величины отно1 50w. шени ,50(1,00- -обес Н печивает вьщеление энергии вцен- ; тральной области плазменного шнура внутри зоны, в которой происходит перемешивание плазмы за счет релакеационных магнитогидродинамических колебаний (внутри так называемой Г -зоны). При указанной минимальной величине отношени 2/А рассто ние между зонами двойных ЦР дл дейтонов и примесных ионов дл типичных параметров токамака будет меньше диаметра Гд -зоны. Таким образом, использование т желой примеси с отношением 0,50( 1,00 - 2/Л 0,50 У RP . позвол ет обеспечить вьщеление почти всей энергии, вводимой в плазму, в Гд - зоне и тем самым повысить эффективность нагрева по сравнению ; методом, прин тым за прототип. Существенность отличий предлагаемого способа заключаетс в том, что примесь с отношением -Z/A , удовлетвор ющим неравенству 0,50(1, ) ,50, как специальна целенаправленна (дл повьпоени эффективности ВЧ-нагрева) добавка, ранее нигде не использовалась. Кроме того в отличие от известного способа на грева плазмы, где используютс добавкн относительно легк}гх примесей в дейтериевую плазму (водорода и гели ), а частота возбуждени выбираетс равной основной ионной ЦЧ дл легкой примеси, в предлагае мом способе используетс поглощени на двойной ионной ЦЧ дл добавки и используютс примеси с повышенным значением 2 . В этих услови х повы шаетс эффективность передачи энер гии от нагреваемых волной примесны ионов к основным ионам за счет кулоновских столкновений, частота которых растет пропорционально неличине 2. На фиг. 1 показан плазменный шн токамака, поперечный разрез на фиг. 2 - схема распространени БМЗ-волны и поглощени ВЧ-энергии в плазме. Система ввода 1 размещаетс с внешней стороны тора, а возбуждени БМЗ-волны 2 в плазменном шнуре 3 осуществл етс со стороны слабого магнитного пол . Картина распростр нени БМЗ-волны и поглощени ВЧ-эн гии в плазме дана на фиг. 2, на которой показана зависимость поперечного показател преломлени дл быстрой и медленной плазменной вол в экваториальной плоскости 4 плазменного шнура. Здесь же приведена интенсивность потока ВЧ-энергии, величина которой характеризуетс шириной заштрихованной области. Во буждаема с помощью антенны быстра мода БМЗ-волны 2, распростран сь внутрь плазменного шнура, достигает зоны 5 двойного ионного ЦР дл дейтери и частично поглощаетс в ней. Остальна часть энергии, переносима волной, за зоной поглощени уноситс частично быстрой волной к периферии плазмы и частич .. но-медленной плазменной волной, ко тора , несмотр на отсутствие услови трансформации быстрой волны в медленную плазменную, весьма интенсивно возбуждаетс в этой облас Медленна плазменна волна, проход через зону 6 двойного ЦР дл примеси , практически полностью в лей поглощаетс . Быстра же волна у доход до границы плазмы, отражаетс от нее и возвращаетс к области двойного ЦР дл дейтери . В этой области снова энерги волны частич но переходит в энергию медленной плазменной волны, распростран ющейс к зоне двойного ионного ЦР дл примеси, частично поглощаетс в зоне двойного .ионного ЦР дл дейтери и частично проходит к границе плазмы , расположенной со стороны антенны В результате нескольких таких отражений от границ -плазмы энерги возбужденной быстрой волны выделена в област х двойных ионных ЦР дл ионов основного газа (дейтери ) и примесных ионов. В качестве примера конкретного использовайи предлагаемого способа рассмотрим возбуждение, распространение и поглощение БМЗ-волны в плазменном шнуре токамака с пара- метра,ми Т-10 (большой радиус тора см, радиус плазменного шнура см, магнитное поле в центре шнура 30 кЭ) . В дейтериевую плазму токамака с темттературой дейтонов кЭ V и электронной концентрацией, Не 7,1 10 см вводитс добавка изотопа неона , Ne. Частота возбуждаемой волны вь бираетс равной 44 МГц. Такое значение частоты обеспечивает расположение зон двойного ЦР дл дейтонов и неона на рассто нии 7,8 см от центра шнура. Процессы возбуждени и поглощени ВМЗ-волны имеющие место в этом случае, рассмотрим , использу результаты численного эксперимента, моделирующего распространение и поглощение БМЗ-волны в экваториальной плоскости 4, Расчеты провод т в цилиндричес; ой системе координат с центром в точке пересечени оси тора с экваториальной плоскостью, причем основное магнитное поле в такой геометрии направлено по .углу Ч,. Профиль плотности дл плазмы и ее температуру при этом выбирают параболическими, а магнитное поле - измен ющимс по закону Н HgR,/R. Рачеты проведены дл случа возбуждени отдельной азимутальной моды по радиусу R тора с номером гп 7. Длина волны в этом случае вдоль направлени магнитного пол в точке двойного ЦР дл дейтонов Л 141,6 см, а продольный показатель преломпени 4,8. Рассмотрим случай, когда вопна вor бyждaeтc на частоте, оавно. двойной ЦЧ дл ионов дейтери при. Р 157,8 см в отсутствие ионов добавки т желой примеси (случай, аналогичный прототипу). При выбран ных значени х продольного показате л преломлени и температуры плазмы точка трансформации быстрой волны в медленную плазменную отсут вует. Однако эффект св зи быстрой, и медленной плазменной волн будет сильным из-за многократного прохождени быстрой волной области взаимодействи с медленной плазменной волной. БМЗ-волна, распростран сь поперек плазменного шнур проходит зону двойного ЦР дл дейтонов , расположе) на радиусе Р 157,8 см, ДО1 тает противоположной стенки вакуумной камеры и о ражаетс к центру плазмы. Так как поглощение в.зоне двойного ИЦР сла бое, то такие отражени происход т многократно, а в плазменном шнуре устанавливаетс распределение злек тромагнитного пол , близкое к сто чей вопне. Помимо поглощени БМЗ-в ны в зоне двойного ИЦР в этой же зоне происходит генераци плазменной волны, унос щей энергию к периферии плазмы. Хот эта волна имеет более сильное поглощение за счет черенковского затухани на электронах по сравнению с БМЗ-волн но поглощение все же очень слабое, поэтому плазменна волна практически полностью поглощаетс на периферии плазмы, где .дл нее существует точка трансформации в еще более коротковолновую плазменную волну. В результате дол энергии, погло.щенной в центральной области шнура за счет механизма двойного ЦР, существенно меньше, чем выделение энергии на периферии плазмы. Из расчетов следует, что только 26% излученной антенной мощности поглощаетс в центральных област х плазменного шнура. Рассмотрим теперь случай, когда в тех же услови х в плазму дополнительно вводитс мала добавка изо топа неона дМб с относительной концентрацией 0,3 и температурой 6 кэВ. Картина распространени БМЗ-волны в обоих случа х во многом совпадает. Таким же образом происхо дит генераци плазменной волны. Однако введение столь небольшой добав ки примеси существенным образом измен ет картину поглощени волны. Теперь плазменна волна, проход через зону двойного ИЦР дл изотопа неона (R 1А2,2 см), практически полностью поглощаетс в ней. Лишь незначительна дол общей энергии (около 2%), переносимой п.мзменной волной, проходит через зону двойного ИЦР дл примеси и выдел етс на периферии плазменного шнура. Таким образом, в данном случае примерно 98% всей энергии вьщел етс в центральных област х плазменного шнура, причем 26% в зоне двойного ИЦР дл дейтери - и 72% в зоне двойного Ш1Р дл примеси. Дл обеспечени высокой эф(1)ективности нагрева при использовании предлагаемого способа необходимо обеспечить услови , при которых медленна плазменна волна, проход через зону двойного ИЦР дл т желой примеси , полностью поглощаетс в этой зоне. Такие услови выполн ютс , если относительна концентраци rj примесных ионов превышает некоторое критическое значение «;,, 1 Т УТ 22 --2li 0-)- . кр R Т W где Т/т отношение температуры основных ионов (дейтери ) к температуре ионов т желой примеси; V - теплова скорость дейтоU ) - углова частота БМЗ-волны. Это выражение получено из услови , что оптическа толща должна быть больше или пор дка единицы, В то врем существенное превышение критического значени l дл относительной концентрации нежелательно из-за увеличени потерь энергии из плазмы за счет излучений, обусловленных тopмqжeниeм электронов на т желых примес х. В частности, дл реактора значение относительной концентрации дл т желой примеси, ограничено сверху радиационными потер ми. Отсюда также следует, что в предлагаемом способе предпочтительным вл етс использование т желой добавки с невысоким значением зар да 2. . Как видно из этого примера, полное поглощение энергии в центре