SU1217269A3 - Способ удержани и нагрева плазмы и устройство дл его реализации - Google Patents
Способ удержани и нагрева плазмы и устройство дл его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- SU1217269A3 SU1217269A3 SU792809244A SU2809244A SU1217269A3 SU 1217269 A3 SU1217269 A3 SU 1217269A3 SU 792809244 A SU792809244 A SU 792809244A SU 2809244 A SU2809244 A SU 2809244A SU 1217269 A3 SU1217269 A3 SU 1217269A3
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- plasma
- windings
- magnetic field
- toroidal
- chamber
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/02—Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma
- H05H1/10—Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma using externally-applied magnetic fields only, e.g. Q-machines, Yin-Yang, base-ball
- H05H1/12—Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma using externally-applied magnetic fields only, e.g. Q-machines, Yin-Yang, base-ball wherein the containment vessel forms a closed or nearly closed loop
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
1. Способ удержани и нагрева плазмы, включакщий создание плазмы в осесимметричной камере, поддержание в ней импульсного осевого тока, привод щего к пинчеванию плазмы в шнур, прот женный вдоль оси камеры , и создание внешнего по отношению к плазме магнитного пол с помощью системы обмоток, спирально намотанных на камеру, при этом внешнее магнитное поле отвечает условию изменени знака запаса устойчивости на обратный по радиусу плазменного шнура, отличающийс с целью повьш1ени температуры плазмы путем снижени взаимодействи плазмы со стенкой, внешнее магнитное поле создают спирального типа пропусканием токов через систему первых и вторых спиральных обмоток, намотанных в одном направлении с равным шагом и одинаково смещенных одна относительно другой вдоль оси камеры, при этом токи в первых и вторых обмотках противоположны по направлению, а величины токов в обмотках и тока плазменного шнура выбирают иэ услови /( в пределах плазменного шнура. (Л vl ю ;О fj
Description
2.Способ ПОП.1, отличающийс тем, 4to токи в спиральных обмотках создают равными
по величине.
3.Способ по п,1, отличающийс тем, что накладывают внешнее продольное магнитное поле.
4.Способ по п.З, отличающийс тем, что внешнее магнитное поле создают совпадающим по направлению с током в плазменном шнуре.
5.Способ по п.З, о т л и ч а ю щ и и с тем, что продольное магнитное поле создают изменением соот ношени токов в спиральных обмотках
6.Способ по п.1, отличающий с тем, что величину спирального и продольного магнитных полей выбирают так, что сепаратриса магнитного пол занимает- положение внутри камеры,
7.Способ по п.6, отличающийс тем, что ток в шнуре измен ют до тех пор, пока сепаратриса магнитного пол не займет положение внутри камеры.
8.Устройство дл удержани и на грева плазмы, содержащее осесимметричную камеру, средства дл создани плазмы и поддержани в ней импульсного осевого тока и систему обмоток дл создани внешних
Изобретение относитс к управл емому термо дерному синтезу и может быть использовано при разработке термо дерных реакторов.
Известны способы удержани и нагрева плазмы, включающие создание, удержание и нагрев плазмы в закрытых магнитных ловушках с помощью внешних магнитных систем,, создание в плазме токов, достаточных дл нагрева и удержани плазмы внешними и собственными пол ми.
К числу устройств, реализугацих известные способы относ тс устройство управл емого термо дерного синтеза с тороидальными камерами токамак, стелларатор и 2-пин р обратным полем.
217269
по С1тношению к плазме магнитных полей , намотанных на камере, отличающеес тем, что система обмоток содержит первые и вторые спиральные обмотки, намотай- ные в одном направлении с равным шагом и одинаково смещенные одна относительно другой вдоль оси камеры , и введены средства поддержани в указанных обмотках противоположно направленных токов.
jf
9.Устройство по П.1, отличающеес тем, что в него введено средство независимого поддержани токов в первых и вторых спиральных обмотках,
10.Устройство по п.8, отличающеес тем, что обмотки намотаны под углом 45 по отношению к оси камеры.
11.Устройство по п.8, отличающеес тем, что оно содержит две первых и две вторых спиральных обмотки.
12.Устройство по п.8, отличающеес тем, что оно содержит три первых и три вторых спи ральных обмотки.
13.Устройство по п.8, отличающеес тем, что камера вьтолнена тороидальной конфигура IfVl .
В токамаках ток тороидальной плг1змы создаетс трансформатором, в качестве вторичной обмотки которого служит удерживаемый в тороидальной камере газ, а в качестве первичной - центральньй соленоид. Во врем возникновени или затухани магнитного пол , наведенного током в соленоиде, возникает тороидальное электрическое поле,
ионизирукщее газ и создак цее плазменный ток вокруг тока. Пинч-эффект, возникакщий вследствие пропущенного тока, заст.двл ет зар женные
частицы плазмы стремитьс к центру тока плазмы. Однако ток плазмы сам по себе нестабилен и некотора часть плазмы касаетс удерживающего резервуара , что приводит к охлаждению плазмы и затруднению лю- бой реакции. Исход из этих соображений токамак имеет также тороидальную обмотку возбуждени , расположенную вокруг удерживающего резервуара с целью создани чрезвычайно сильного тороидального магнитного пол . Взаимодействие тороидального магнитного пол с полоидальным магнитным полем, созданным током плазмы, приводит к относительно стабильному удержанию плазмы.
В стеллараТорах удержание плазмы осуществл ют посредством магнитных полей, создаваемых внешними обмотками, не полага сь на ток плазмы. В стеллараторах тороидальна обмотка возбуждени , така же как в токамаке, наводит относительно сильное тороидальное магнитное поле, в котором создаетс плазма. В дополнение к тороидальному магнитному полю обмотками, спирально расположенными вокруг тороидального удерживающего резервуара, создаетс спиральное поле. Комбинаци тороидального пол со спиральным магнитным полем порождает суммарное скрученное магнитное поле, обеспечивающее относительную стабильность плазменного устройства.
Трудностью в стеллараторах вл етс проблема создани плазмы в устройствах значительного размера и обеспечени требующегос очень сильного MarHHTrforo пол .
Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ удержани и нагрева плазмы, включающий создание плазмы в осесимметрнчной камере, поддержание в ней импульсного осевого тока , привод щего к пинчеванию в шнур, прот женный вдоль оси камеры , и создание внешнего по отношению к плазме магнитного пол с. помощью системы обмоток, спирально намотанных на камеру, при этом внешнее магнитное поле отвечает условию изменени запаса устойчивости q -на обратный между границей плазменного шнура и стенкой камеры.
Этот способ реализуетс в известном устройстве управл емого термо дерного синтеза, содержащем осе- симметричную камеру, средства дл создани плазмы и поддержани в
217269
ней импульсного осевого тока и систему обмоток дл создани внешних по отношению к плазме магнитных полей, намотанных на камере.
5 Известный способ сводитс к удержанию плазмы захватом тороидального пол в шнуре и наведением тороидального пол , измен ющего свой знак при переходе от шнура к стенке ка10 меры на обратный. Известное устройство содержит внешние обмотки, которые Совместно с током шнура создают полоидальные и тороидальные пол , близкие по величине, а тороt5 идальное поле мен ет в наружной области плазмы свой знак на обратный .
Все названные устройства имеют общие черты, и все они должны иметь
20 необходимое значение запаса устойчивости q, определ емого как средн длина, пройденн в тороидальном направлении на единичный поло- идальный угол вращени линий маг25 нитного пол на поверхности потока , отнесенна к главному радиусу тора:
. dz/c)9 q 5- ,
0
где Z - пройденное рассто ние в тороидальном направлении; б - полоидальный угол перемещени ;
R - главный радиус тора. Поверхность потока определ етс как поверхность, на которой плотность магнитного потока не имеет нормальной к ней составл ющей. Если г - малый радиус тора, то условие МГД устойчивости имеет вид
|q|itt; (1) dq/Jr 0. (2)
Eia
0
5 Величина / - -j I должна быть дос- 1 q оГ
таточно большой, чтобы удовлетвор ть критерию Мерсье. Устройства типа токамак и те стеллараторные устройства , в которых наблюдаетс значи тельный плазменный ток, в основном удовлетвор ют условию (1) посредством работы при по всей плазме. Напротив, устройства типа z-пинча с обратньи полем работает при IqU 1
5 по всей плазме. Существенно больша
(г dq /
величина /- т / подразумевающа 14
значительный шир, получаетс в пинче с обратным полем путем изменени знака q на обратный на границе плазмы по радиусу плазменного шнура. В случае пинча с обратным полем поверхности потока осескммет- ричны, а q выражаетс через тороидальное магнитное поле В, поло- идальное магнитное поле Вр, главный радиус тора R и малый радиус тора г совершенно аналогично тому как это имеет место дл кругового токамака:
2L . Е
(3)
Так как Вр направлено всюду одинаково , изменение знака q может быть получено только за счет изменени направлени В. В пинче с обратным полем условие инверсии знака q может быть выполнено в течение короткого времени, так как нужна конфигураци пол поддерживаетс в известном устройстве только в присутствии полоидальных токов в плазме, которые быстро распадаютс а магнитное удержание шнура при этом быстро становитс неэффективным ,
Цель изобретени - повьшение температуры плазмы путем снижени взаимодействи плазмы со стенкой.
Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу удержани и нагрева плазмы, включающему создание плазмы в осесимметричной камере, поддержание в ней импульсного осевого тока, привод щего к пинчеванию плазмы в шнур, прот женный вдоль оси камеры, и создание внешнего по отношению к плазме магнитного пол с помощью системы обмоток, спирально намотанных на камеру, при этом внешнее магнитное поле отвечает условию изменени запаса устойчивости q на обратный ме щу границей плазменного шнура к стенкой камеры, внешнее магнитное поле создают спирального типа пропусканием токов через систему первь и вторых спиральных обмоток, намотаных в одном направлении с равным шагом и одинаково смещенных одна относительно другой вдоль оси камеры , при этом токи в первых и вторых обмотках противоположны по направлению , а величины токов в обмотках и тока плазменного шнура выбирают из услови в пределах плазменного шнура,
Кроме того, по зависимым признакам токи в спиральных обмотках могут быть равны по величине, может быть наложено продольное магнитное поле, в том числе совпадающее по
направлению с током в плазменном шнуре. Указанное поле может быть создано изменением соотношени токов в спиральных обмотках, величину спирального и продольного магнитных
полей выбирают так, что сепаратриса
магнитного пол находитс внутри
камеры, причем ее положение могут
задавать изменением тока в шнуре.
Дл реализации предлагаемого
способа в устройстве, содержащем осесимметричную камеру, средства дл создани плазмы и поддержани в ней импульсного осевого тока и систему обмоток дл создани внешних по отношению к плазме магнитных полей, намотанных на камере, система обмоток содержит первые и вторые спиральные обмотки, намо- ТсШные в одном направлении с равным шагом и одинаково смещенные одна относительно другой вдоль оси камерНр и введены средства поддержани в указанных обмотках противоположно направленных токов.
Устройство может быть снабжено средством независимого поддержани токов в первых и вторых спиральных обмотках, которых может быть по две или три. Обмотки могут
быть намотаны под углом 45 к оси KajMepbi, а сама камера выполнена тороидальной конфигурации.
На фиг.1 показано устройство управл емого термо дерного синтеза,
реализукнцего предлагаемый способ, общий вид; на фиг.2 - то же, сечение вдоль главной оси Topaj на фит.3 - пример выполнени спираль- HbSTc обмоток; на фиг.4 - устройство,
вид сверху; на фиг.5 - разрез А-А на фиг,4| на фиг.6 представлена зависимость составл кнцих плотностей тока j , j , магнитного пол В, BQ и запаса безопасности q от
безразмерн.ого радиуса г/Гд; на фиг.7 - графическа иллюстраци поверхностей магнитного потока на двух частных радиусах предлагаемого устройства; на фиг.8 - упрощенна
схема устройства, показанного на фиг.2.
Устройство (фиг.1 и 2) содержит тороидальную камеру 1, содержащую соответствующий газ при заданном низком давлении. Перва стенка 2 камеры вьтолнена из тонкостенной нержавеющей стали, что способствует быстрому проникновению тороидальног электрического пол и возникновению тока плазмы. Стенка 2 расположена внутри тороидальной оболочки 3, выполненной из относительно толстого медного листа, образующего тороидальную полость 4. Последн ва- куумируетс через трубки 5 и коллектор 6 посредством вакуумного насоса (не показан). Камера 1 ва- куумируетс через трубки 7 и кол- тектор 8 этим же вакуумным насосом.
Оболочка 3 (фиг,4 и 5) имеет керамическую перемычку 9, служащую дл прерывани тороидальной провод щей траектории вокруг оболочки 3. Проводимость стенки 2 достаточно мала по отношению к проводимости плазмы с целью уменьщени потерь энергии. Таким образом, магнитное поле может бьютро проникать в провод щую оболочку 3 благодар керамической перемычке 9, и проникать сквозь стенку 2,так как она относительно тонка и имеет меньшую проводимость , чем материал, из которого изготовлена оболочка 3. В то же врем стенка 2 создает электрический мостик поперек керамической перемычки 9, а провод ща оболочка способствует стабилизации плазмы.
Как в случае устройств типа то- камак, ток плазмы создаетс тороидальным электрическим полем, наведенным соленоидной обМоткой 10, расположенной аксиально с главной осью тороидальной камеры 1 и внутри тора. Тороидальное электрическое поле создаетс при включении соленоидной обмотки 10 и дополнительных витков 11, введенных дл направлени полоидального потока за пределами стенки 2. Соленоидна обмотка 10 и дополнительные витки 11 запитываютс обьшным путем от источника энергии (не показан), причем изменение электрического тока в обмотке 10 вызывает изменение магнитного потока, св зывающего оди
ночный виток, образованный стенкой 2. Изменение потока вызывает образование тока плазмы в объеме
J камеры 1.
Множество первых спиральных обмоток 12 намотано на каркас 13. окружающий оболочку 3. Первые обмотки (фиг.2) равномерно располо0 жены вокруг малой окружности каркаса 13, который может быть вьтол- нен из двух половин, соединенных вместе болтами. Множество вторых спиральных обмоток 14 намотано на
5 каркас 13 практически между соответствующими витками первых обмоток. Кажда из обмоток 12 и 14 может быть образована множеством проводников 15, которые могут иметь пр 0 моугольное поперечное сечение и
изолированы один от другого. Проводники 15 могут иметь центральные каналы 16 дл циркул ции хладагента с целью охлаждени проводников.
5 Перва и втора обмотки 12 и 14 выгл д т спиральными, хот они не образуют насто щие спирали в смысле намотки их на круглые цилиндры. Обмотки 12 и 14 намотаны одинако0 во так, что первые обмотки после полного оборота вокруг тора соедин ютс с первыми обмотками, а вторые - с вторь ш. При этом образуютс непрерывные обмотки на всем пути при обходе вокруг главной оси тора. Число витков обмоток должно быть целым или целым + 1/2 витка.В последнем случае одна перва обмотка при первом обходе переходит в другую
первую обмотку при втором обходе тора. То же самое справедливо дл вторых обмоток 14.
Первые обмотки 12 запитъшаютс от источника 17 посто нного тока, а вторые обмотки 14 - от источника 18 посто нного тока. Источники 17 и 18 посто нного тока имеют противоположную пол рность, так что через соответствующие первую и вторую обмотки ток идет в противоположных направлени х. Такие токи обеспечивают спиральное магнитное поле с устойчивым состо нием в ебъеме камеры 1 суммирующеес с полоидапьным магнитным потоком, наведенным током плазмы.
Спиральные обмотки 12 и 14 предпочтительно намотаны с таким
5
0
5
шагом, что обеспечиваютс относительно малые межвйтковые силы и хороша стабильность плазмы. Угол около по отношению к малой оси тора наиболее приемлем.
Как показано на фиг.1-3, могут быть намотаны две первые обмотки и две вторые обмотки, расположенные вокруг малой окружности тора. Три таких обмотки также могут быть
использованы дл более полного заполнени камеры плазмой, обладающей меньшей стабильностью. При некоторых услови х может быть большее чис ло обмоток. Источники питани могут быть подсоединены так, что ток через первые обмотки может быть равен или немного больше тока через вторые обмотки, в то врем как чист тороидальное магнитное поле создаетс спиральными обмотками 12 и 14. Общий ток во вторых обмотках 14 сравниваетс по величине с половиной тока плазмы.
Дополнительные витки 11 могут быть задействованы дл создани вертикального магнитного пол в плазме с целью уравновешивани действи кольцевой силы, старак цейс расширить плазму по большому радиусу или дл настройки равновесной плазмь на лучшую стабильность.
Устройство может смотровые отверсти .
Устройство работает следующим образом.
Ток плазмы, генерируемый при включении соленоидной обмотки 10 и дополнительных витков 11, достигает максимума пор дка 40 кА при амплитуде магнитного потока около 0,3 Вб при времени возрастани около 10 мс Дл достижен1«1 отношени /3 давлени плазмы к давлению магнитного пол около 0,1 при сохранении хорошей стбильности , типична температура Т плазмы должна быть около 100 зВ при плотности п пор дка 10 1/см , плотности магнитного потока В пор дка 1 кГс, времени удержани энергии оg около 0,3 мс и длительности импульса ь„„„ пор дка 30 мс. Общий ток в первых обмотках около 20 кА, а во вторых обмотках тоже около 20 кА. Отношение среднего радиуса г
тока плазмы к среднему радиусу обмоток rvf составл ет пор дка 0,75. При таких услови х определены качественно равновесные профили определенных параметров (фиг.6), указанные равновесные профили показаны в условных единицах).
Св зи между различными параметрами системы и их вли ние на работу системы сложны и завис т от многих факторов. Кривые на фиг.6 получены на основе определенных параметров, которые были выбраны произвольно.
Дл показанных кривых аспектное отношение , вл квцеес отношением большого радиуса тора к меньшему, велико . Более конкретно показанные параметры следующие: j - плотность
тока в направлении малой оси тора; j д - плотность тока в направлении
вокруг малой оси; В - плотность магнитного потока в направлении малой оси; В0 - запас устойчивости,от несенный к В и шагу линий магнитного пол , как определено ранее (1). Параметр г/Гд - отношение координаты малого радиуса к малому радиусу сепаратрисы , причем это отношение оценено при угле 45 к оси Х/Гд на фиг.7, где показаны также поверхности С и D магнитного потока, гене- риуемого при этих услови х в точках А и В на фиг.6. Условием Стабильности
вл етс прохождение q через ноль. Анализ стабильности плазмы при реализации предлагаемого способа затруднен, так как описание ,становитс очень сложным дл определенных конфигураций. Дл достижени измененного эффекта, например, желательно работать с высоким аспектным отношением , В таких случа х тороидальными эффектами можно пренебречь и ограничитьс цилиндрической аппроксимацией . Критерий МГД устойчивости Мерсье в этом случае может иметь вид критери Сайдама:
1(1113)4 2
г В Jr
Шнуры могут быть сделаны стабильными путем профилировани В и q. Внешн часть плазмы стабилизируетс высоким широм и малым по отношению к осевому полю. Внутренн часть плазмы стабильна, когда в ней имеетс распределение давлени . В этих конфигураци х осевое поле реверси- руетс , т.е. имеетс нулева точка осевого пол в плазме. Профиль рас- 1пределени параметров должен под- :держиватьс дл обеспечени стабильности в течение всего разр да. Это
представл ет одну из трудностей реализации пинча с обратным полем.
Объ сн с физической точки зрени конструкцию на фиг.1-5 и кривые на фиг.6 и 7, можно заключить, что скрученное магнитное поле, порожденное током плазмы, и спиральное магнитное поле, созданное посредством обмоток 12 и 14, приводит к созданию поверхностей магнитного потока, причем запас устойчивости q имеет существенный спад характеристики и монотонно падает, измен знак, около внешней границы плазмы,
При равенстве токов в спиральных обмотках В2 отсутствует, кроме наведенного полоидальными токами плазмы . Однако, средн величина В на поверхности потока может быть не равна нулю, что видно из фиг.8, котора вл етс упрощением фиг.2. Обмотки 12 и 14 представлены одиноч ньти проводниками. Пунктирные линии 19 и 20 раздел ют, пространство в камере 1 на квадранты I.-IV. На этих лини х тороидальное магнитное поле равно нулю. В квадрантах I и III тороидальное поле создаетс первыми обмотками 12 и направлено из плоскости, показанной на фиг.8. В квадрантах П и IV тороидальное поле направлено в противоположном направлении . Тороидальное поле, усредненное по круговой петле 21, равно нулю. Если круг выт гиваетс в эллипс 22, то тороидальное поле, усредненное по петле, не равно нулю . Дл петли 22 траектори длиннее в квадрантах I и UI и короче в квадрантах Пи IV , Траектори также ближе к первым обмоткам 12 в квадрантах I и П1, где тороидальное поле сильнее, и дальше от вторых обмоток 14 в квадрантах И и IV в ослабленном тороидальном поле. Как избыточна длина, так и большое поле создают ситуацию, когда усиление средней величины делает квадранты I и 111 доминирующими. Этим создаетс среднее тороидальное
поле на петле 22, направленной из плоскости на фиг.8. Около центра плазмы чисто тороидальное поле ге- нерируетс полоидальным током плазмы . В точке около границы плазмы эффект сохранени полоидального тока плазмы относительно много слабее и может быть перевешен дейст- вием тороидального пол . Это приводит к изменению знака q при сбалансированных обмотках, когда приложены соответствую1цие токи и пол соответствующей пол рности. Предлагаемое устройство коренным образом отличаетс и по принципу работы, и по конструкции от известных , что было показано на примерах токамаков, стеллараторов и устройств плазменного шнура с обратным полем, хот предлагаемое устройство имеет с каждым из перечис- ленньпс общие черты, а именно: как в токамаке, оно нуждаетс в токе
плазмы дл генерировани магнитного потока соответствующей конфигурации , и конфигураци не разрушаетс в результате диффузии потока, Дл тЬкамака требуютс тороидальные обмотки возбуждени , а не спиральные , в то врем , как предлагаемое устройство требует спиральных обмоток, а не тороидальных. Дл токамака выполн етс условие ,
в предлагаемом устройстве этого не требуетс . Предлагаемое устройство требует, чтобы q мен ло знак, а в токамаке это не вьшолн етс , По- добньм образом устанавливаетс
различие предлагаемого устройства от стелларатора.
Преимущество перед устройствами пинча с обратным полем заключаетс в том, что в известных устройствах
режим работы с требуе а 1м профилем q может быть реализуем в течение короткого времени. Предлагаемое устройство может обеспечить квазистационарный режим работы и повысить
врем удержани и температуру плазмы .
77///7 W
15 12 15 /J /4 . /j 2
Фиг. J
Фаг. 7 ВНШШИ Заказ 1008/63
Филиал ППП Патент, г,
--гог
° й« o,s r/
(afnoSecf/bie профили
Hk/t.e
Т2
Фиг. в Тираж 387 Подписное
гог
--гогаодд ул. Проектна 5 4
Claims (13)
1. Способ удержания и нагрева плазмы, включающий создание плазмы в осесимметричной камере, поддержание в ней импульсного осевого тока, приводящего к линчеванию плазмы в шнур, протяженный вдоль оси камеры, и создание внешнего по отношению к плазме магнитного поля с помощью системы обмоток, спирально намотанных на камеру, при этом внешнее магнитное поле отвечает условию изменения знака запаса устойчивости на обратный по радиусу плазменного шнура, отличающийс я тем, что, с целью повышения температуры плазмы путем снижения взаимодействия плазмы со стенкой, внешнее магнитное поле создают спирального типа пропусканием токов через систему первых и вторых спиральных обмоток, намотанных в одном направлении с равным шагом и одинаково смещенных одна относительно другой вдоль оси камеры, при этом токи в первых и вторых обмотках противоположны по направлению, а величины токов в обмотках и тока плазменного шнура выбирают иэ условия < 1 в пределах плазменного шнура.
сз
Фог 1
SU ...,1217269
2. Способ по п.1, отличающийся тем, чТо токи в спиральных обмотках создают равными по величине.
3. Способ по п,1, отличающийся тем, что накладывают внешнее продольное магнитное поле,
4. Способ по п.З, отличающийся тем, что внешнее магнитное поле создают совпадающим по направлению с током в плазменном шнуре.
5. Способ по п.З, о т л и чающий с я тем, что продольное магнитное поле создают изменением соотношения токов в спиральных обмотках.
6. Способ по п.1, отличающий с я тем, что величину спирального и продольного магнитных полей выбирают так, что сепаратриса магнитного поля занимает- положение внутри камеры.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что ток в шнуре изменяют до тех пор, пока сепаратриса магнитного поля не займет положение внутри камеры.
8. Устройство для удержания и нагрева плазмы, содержащее осесимметричную камеру, средства для создания плазмы и поддержания в ней импульсного осевого тока и систему обмоток для создания внешних по отношению к плазме магнитных полей, намотанных на камере, отличающееся тем, что система обмоток содержит первые и вторые спиральные обмотки, намотай ные в одном направлении с равным шагом и одинаково смещенные одна относительно другой вдоль оси камеры, и введены средства поддержания в указанных обмотках противоположно направленных токов.
✓'
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введено средство независимого поддержания токов в первых и вторых спиральных обмотках.
10. Устройство по п,8, отличающееся тем. что обмотки намотаны под углом 45 по отношению к оси камеры.
11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно содержит две первых и две вторых спи ральных обмотки.
12. Устройство по п.8, о т л и чающееся тем, что оно содержит три первых и три вторых спи- ** ральных обмотки.
13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что камера выполнена тороидальной конфигурации.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/007,503 US4302284A (en) | 1979-01-29 | 1979-01-29 | Helical field stabilization of plasma devices |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1217269A3 true SU1217269A3 (ru) | 1986-03-07 |
Family
ID=21726572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU792809244A SU1217269A3 (ru) | 1979-01-29 | 1979-09-03 | Способ удержани и нагрева плазмы и устройство дл его реализации |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4302284A (ru) |
JP (1) | JPS55102200A (ru) |
AU (1) | AU529873B2 (ru) |
CA (1) | CA1164109A (ru) |
CH (1) | CH646830A5 (ru) |
DE (1) | DE2933800A1 (ru) |
FR (1) | FR2447662A1 (ru) |
GB (1) | GB2046007B (ru) |
IT (1) | IT1125945B (ru) |
SU (1) | SU1217269A3 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA011055B1 (ru) * | 2001-03-19 | 2008-12-30 | Дзе Риджентс Оф Дзе Юниверсити Оф Калифорния | Способ плазмо-электрического генерирования энергии |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4363776A (en) * | 1980-07-30 | 1982-12-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method and apparatus for the formation of a spheromak plasma |
US4543231A (en) * | 1981-12-14 | 1985-09-24 | Ga Technologies Inc. | Multiple pinch method and apparatus for producing average magnetic well in plasma confinement |
US4560528A (en) * | 1982-04-12 | 1985-12-24 | Ga Technologies Inc. | Method and apparatus for producing average magnetic well in a reversed field pinch |
US4734247A (en) * | 1985-08-28 | 1988-03-29 | Ga Technologies Inc. | Helical shaping method and apparatus to produce large translational transform in pinch plasma magnetic confinement |
US4638177A (en) * | 1985-11-14 | 1987-01-20 | Westinghouse Electric Corp. | Rotating flux transformer |
US4652771A (en) * | 1985-12-10 | 1987-03-24 | Westinghouse Electric Corp. | Oscillating flux transformer |
IL89519A (en) * | 1989-03-07 | 1992-08-18 | Israel Atomic Energy Comm | Topological plasma confinement method and plasma confinement device |
GB2425880A (en) * | 2005-05-05 | 2006-11-08 | Christopher Strevens | Thermonuclear fusion reactor using radio frequency containment in a solenoidal toroid |
WO2016140896A1 (en) * | 2015-03-01 | 2016-09-09 | Torus Kind, Llc | Infinitymatrix and infinityscrew engine systems and methods following a torus pattern |
CN114429827B (zh) * | 2022-04-07 | 2022-06-07 | 西南交通大学 | 一种仿星器线圈固定系统 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2993851A (en) * | 1953-01-14 | 1961-07-25 | Thomson George Paget | High temperature and neutron producing system |
GB838117A (en) * | 1957-06-20 | 1960-06-22 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to gas discharge apparatus |
US3002912A (en) * | 1957-12-24 | 1961-10-03 | Jr Lyman Spitzer | Reactors |
GB857137A (en) * | 1958-03-10 | 1960-12-29 | Fritz Schlelein | Thermonuclear reactor |
US2991238A (en) * | 1958-06-19 | 1961-07-04 | James A Phillips | Pinched plasma reactor |
US3015618A (en) * | 1958-06-30 | 1962-01-02 | Thomas H Stix | Apparatus for heating a plasma |
US3258401A (en) * | 1962-07-23 | 1966-06-28 | Gen Dynamics Corp | Fusion-research apparatus |
US3219534A (en) * | 1964-10-26 | 1965-11-23 | Harold P Furth | Plasma confinement apparatus employing a helical magnetic field configuration |
FR1460762A (fr) * | 1964-10-26 | 1966-01-07 | Atomic Energy Commission | Appareil pour confiner un plasma dans un champ magnétique hélicoïdal |
US3278384A (en) * | 1965-04-13 | 1966-10-11 | Lenard Andrew | Negative "v" stellarator |
NL6609536A (ru) * | 1966-07-07 | 1968-01-08 | ||
US3433705A (en) * | 1968-02-28 | 1969-03-18 | Atomic Energy Commission | Stellarator having multipole magnets |
US3607627A (en) * | 1968-10-10 | 1971-09-21 | Atomic Energy Commission | Stellarator configuration utilizing internal separatrices |
US3801438A (en) * | 1970-04-03 | 1974-04-02 | Atomic Energy Commission | Toroidal apparatus for confining plasma |
US3778343A (en) * | 1971-03-11 | 1973-12-11 | Atomic Energy Commission | Device for plasma confinement and heating by high currents and non-classical plasma transport properties |
US3779864A (en) * | 1971-10-29 | 1973-12-18 | Atomic Energy Commission | External control of ion waves in a plasma by high frequency fields |
-
1979
- 1979-01-29 US US06/007,503 patent/US4302284A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-07-30 CA CA000332826A patent/CA1164109A/en not_active Expired
- 1979-08-10 GB GB7927954A patent/GB2046007B/en not_active Expired
- 1979-08-21 DE DE19792933800 patent/DE2933800A1/de not_active Ceased
- 1979-08-22 FR FR7921135A patent/FR2447662A1/fr active Granted
- 1979-08-22 JP JP10613479A patent/JPS55102200A/ja active Pending
- 1979-08-24 CH CH773979A patent/CH646830A5/de not_active IP Right Cessation
- 1979-08-24 IT IT68709/79A patent/IT1125945B/it active
- 1979-09-03 SU SU792809244A patent/SU1217269A3/ru active
-
1980
- 1980-01-11 AU AU54555/80A patent/AU529873B2/en not_active Ceased
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Муховатов B.C. Токамаки.- Итоги науки и техники. Сер. Физика плазмы, T.i, 4.1. - М., 1980, с.6-118. (АН СССР). Ortolan S. Reversed - field pinch (RFR) Configuration. - Nuclear fusion, vol. 19, № 4, 1979, p.535. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA011055B1 (ru) * | 2001-03-19 | 2008-12-30 | Дзе Риджентс Оф Дзе Юниверсити Оф Калифорния | Способ плазмо-электрического генерирования энергии |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2447662B1 (ru) | 1984-05-11 |
IT7968709A0 (it) | 1979-08-24 |
US4302284A (en) | 1981-11-24 |
CA1164109A (en) | 1984-03-20 |
JPS55102200A (en) | 1980-08-05 |
AU5455580A (en) | 1980-08-07 |
AU529873B2 (en) | 1983-06-23 |
DE2933800A1 (de) | 1980-08-07 |
IT1125945B (it) | 1986-05-14 |
FR2447662A1 (fr) | 1980-08-22 |
GB2046007A (en) | 1980-11-05 |
CH646830A5 (de) | 1984-12-14 |
GB2046007B (en) | 1983-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4560528A (en) | Method and apparatus for producing average magnetic well in a reversed field pinch | |
US4314879A (en) | Production of field-reversed mirror plasma with a coaxial plasma gun | |
SU1217269A3 (ru) | Способ удержани и нагрева плазмы и устройство дл его реализации | |
EP0081952B1 (en) | Multipole pinch method and apparatus for producing average magnetic well in plasma confinement | |
US4166760A (en) | Plasma confinement apparatus using solenoidal and mirror coils | |
US3663361A (en) | Nuclear fusion device of the air-core tokamak type | |
US3778343A (en) | Device for plasma confinement and heating by high currents and non-classical plasma transport properties | |
Slough et al. | Flux generation and sustainment of a field reversed configuration with rotating magnetic field current drive | |
CA3136365C (en) | System and method for generating and accelerating magnetized plasma | |
US4125431A (en) | Tandem mirror plasma confinement apparatus | |
US3577317A (en) | Controlled fusion reactor | |
US5147596A (en) | Topologically constrained relaxation method and apparatus for producing reversed-field pinch with inner divertor in plasma confinement | |
US3433705A (en) | Stellarator having multipole magnets | |
US4363776A (en) | Method and apparatus for the formation of a spheromak plasma | |
US4252608A (en) | Generating end plug potentials in tandem mirror plasma confinement by heating thermal particles so as to escape low density end stoppering plasmas | |
US4734247A (en) | Helical shaping method and apparatus to produce large translational transform in pinch plasma magnetic confinement | |
Ohkawa et al. | Helical plasma configuration with pitch reversal | |
WO1990013136A1 (en) | Magnetic fusion reactor and ignition method | |
US3607627A (en) | Stellarator configuration utilizing internal separatrices | |
US4713208A (en) | Spheromak reactor with poloidal flux-amplifying transformer | |
US3194739A (en) | Fusion research apparatus | |
Ferron et al. | Interchange stability of an axisymmetric, average minimum‐B magnetic mirror | |
US3219534A (en) | Plasma confinement apparatus employing a helical magnetic field configuration | |
US3582849A (en) | Electromagnetic apparatus for producing and containing high temperature plasmas | |
US4264413A (en) | Method and apparatus for high beta doublets and multiplets |