Нагрев плазмы

Таким образом, для осуществления термоядерной реакции с положительным выходом энергии необходимо нагреть плазму определенной концентра- [c.281]

В канале МГД-генератора температура и энтальпия плазмы уменьшаются в результате совершения полезной работы по преодолению движущейся плазмой электромагнитных сил. Однако одновременно происходит джоулев нагрев плазмы при протекании через нее возникающего электрического тока. При этом часть теплоты уходит на нагрев конструкции, а оставшаяся часть увеличивает энтальпию (температуру) плазмы на выходе из канала. Несмотря на дальнейшее использование плазмы во втором контуре энергосиловой установки, джоулев нагрев, как и другие потери, приводит к снижению КПД установки. [c.291]

По современным представлениям увеличить температуру и время удержания плазмы до необходимых значений можно, если увеличить размеры установки и напряженность магнитного поля. Однако не ясно, можно ли надеяться при этом на сохранение устойчивости плазмы и правомерна ли вообще экстраполяция закономерностей, обнаруженных на меньших установках. Кроме того, эффективность джоулева тепловыделения в плазме от тока, индуцируемого в ней и используемого для ее первоначального разогрева, падает с повышением температуры из-за уменьшения электрического сопротивления плазмы. И хотя плазма в токамаках представляет собой разреженный газ, для нагрева которого требуется не очень много энергии, нагреть плазму током можно практически только до температуры (1—2) кэВ. Поэтому следует определить пригодность различных способов дополнительного разогрева плазмы. [c.156]

НАГРЕВ ПЛАЗМЫ — процесс передачи энергии внеш. источников в энергию хаотич. движения частиц плазмы важен для осуществления управляемого термоядерного синтеза. [c.236]

П.-э. может наблюдаться только в проводящих средах, где подвижные носители заряда (электроны и ионы в газоразрядной плазме, электроны и дырки — в полупроводниках) присутствуют в приблизительно одинаковом кол-ве. Если же и.меется только один тип носителей тока, то электрич. поле пространственного заряда эффективно препятствует сжатию тока к оси. Прохождение больших токов (10 — 10 А) через газ сопровождается ионизацией и нагревом вещества и переходом его в состояние плазмы. Нагрев плазмы происходит при токовом тепловыделении на омич, сопротивлении плазменного канала (джоулев нагрев) и при адиабатич. сжатии пинча как целого (образуется высокотемпературная плазма). [c.587]

Осн. часть вещества короны сосредоточена во внутр. короне (до расстояний 0,1—0,3 Д от лимба), причём не равномерно, а в отдельных корональных петлях (арках). Самые плотные и горячив арки располагаются в активных областях и близ них. Длина петли Ь, давление плазмы и темп-ра близ вершины связаны в первом приближении т. н, соотношением подобия Т (рЬ) , Темп-ра плазмы в большинстве арок составляет 2 млн. К, плотности близки к 10 СМ . Как само происхождение арочной структуры, так и нагрев плазмы в арках связаны с влиянием магн. полей. [c.592]

Дополнительный нагрев плазмы и инициирование термоядерной реакции производятся инжектором (рис. 9.55), который состоит из ускорителя I и [c.541]

Дополнительный нагрев плазмы 3, инициирование реакции синтеза и поддержание этой реакции в период паузы возможны также с помощью генераторов высокочастотных магнитных полей. [c.542]

С физической точки зрения проблема УТС состоит в том, чтобы, во-первых, нагреть плазму до термоядерных температур (при которых положительно заряженные ядра дейтерия и трития, сталкиваясь, могут сблизиться на достаточно малое расстояние, при котором становится возможной реакция синтеза), и, во-вторых, удерживать горячую плазму достаточно долго — так, чтобы выделившаяся при этом энергия термоядерного синтеза оказалась больше затраченной на нагрев и удержание. [c.89]

Настоящая глава посвящена анализу автомодельной задачи о поршне в предположении, что газ является нетеплопроводным, однако на движение газа влияют нелинейные объемные источники или стоки массы, импульса и энергии. Исследование нестационарного течения газа с учетом объемных источников и стоков различной природы представляет большой интерес. Известно, например, какую роль играют при нагреве и сжатии плотной высокотемпературной плазмы энерговыделение от поглощения лазерного излучения, объемные потери энергии на собственное тепловое излучение, выделение тепла от термоядерных реакций и другие физические эффекты [78]. На сжатие и нагрев плазмы осевым магнитным полем (тета-пинч) существенное влияние оказывают потери массы через торцы плазменного шнура и торцевые потери энергии за счет продольной электронной теплопроводности [19]. Вычислительные эксперименты показали [13, 18], что процессы, происходящие в тета-пинчах, могут быть Удовлетворительно описаны в одномерном приближении при моделировании торцевых потерь объемными стоками. [c.197]

Нагрев плазмы. Существуют три способа нагрева газа в сжатом состоянии. Первым из них является обычный омический нагрев. При повышении температуры сопротивление плазмы уменьшается в результате этого значительно затрудняется дальнейший ввод мощности в плазму, необходимый для того, чтобы сохранить скорость повышения температуры плазмы и возместить увеличивающиеся потери на излучение. Второй метод состоит в адиабатическом сжатии газа. Так как условия стабилизации плазмы накладывают ограничения на изменение объема (объем не может быть уменьшен больше чем в 10 раз), то температура одноатомного газа при таком сжатии по- [c.554]

Измеренная величина температуры составляет около 5-10 °К это позволяет заключить, что нагрев плазмы осуществляется частично за счет выделения джоулева тепла, частично за счет неадиабатического ударного разогрева и только в незначительной степени за счет адиабатического сжатия. [c.555]

Ударный нагрев плазмы. Тот факт, что скорость магнитного поршня должна составлять около 1/280 скорости света для того, чтобы нагреть плазму до температуры 4-10 °К, накладывает ограничения на величину электрической энергии, которую [c.555]

В настоящее время больщие токамаки (табл. 7.1) будут по существу лищь демонстрационными, рассчитанными на получение термоядерной реакции с энергией выхода, близкой к энергии, вложенной в плазму. Потребляемая токамаком энергия на нагрев плазмы, создание и поддержание магнитного поля, как видно из табл. 7.1, достаточно велика, в связи с чем минимальная мощность промыщленного реактора-токамака должна быть не менее 20(Ю МВт. [c.285]

Розопапсы играют существ, роль при распространении В. в п. Вблизи них резко возрастают затухание волн и уровень тепловых шумов. Показатель преломления ЭЛ.-магн. волн вблизи этих резонансов велик (Л">1), а фазовая скорость значительно меньше скорости света, так что взаимодействие частиц с волнами происходит наиб, эффективно именно вблизи резонансов. Нагрев плазмы волнами в области нишнегпбрид-ного резонанса широко используется в термоядерных установках типа Токамак. [c.330]

ПЛАЗМЕННАЯ ЧАСТОТА — частота ленгмюровских колебаний, называемых также плазменными колебаниями и продольными (к II Е) колебаниями пространственного заряда Юр = У4лпе /т , п — плотность, е и — заряд и масса электрона, к — волновой вектор, Е — электрич. поле, вызываемое разделением зарядов. В холодной плазме (Tg = Ti) ленгмюровские колебания не обладают дисперсией, т. в. П. ч. Шр не зависит от длины волны. Подробнее см, в ст. Волны в плазме. ПЛАЗМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — раздел физики плазмы, изучающий коллективные взаимодействия плотных потоков (пучков) заряж. частиц с плазмой и газом, приводящие к возбуждению в системе линейных и нелинейных эл.-магн. вола и колебаний, и использование эффектов такого взаимодействия. Прикладные задачи, к-рые ставит и решает П. э., определяют её осн, разделы плазменная СВЧ-электроника, изучающая возбуждение в плазме интенсивного когерентного эл.-магн. излучения, начиная от радио-и вплоть до оптич. диапазона длин вола плазменные ускорители, осн. на явлении коллективного ускорения тяжёлых заряж. частиц электронными пучками и волнами в плазме плазменно-пучковый разряд, основанный на коллективном механизме взаимодействия плотных п.уч-кон заряж. частиц с газом турбулентный нагрев плазмы плотными пучками заряж. частиц и коллективные процессы при транспортировке и фокусировке пучков в проблеме УТС (см. Ионный термоядерный синтез) неравновесная плазмохимия, изучающая процессы образования возбуждённых молекул, атомов и ионов при коллективном взаимодействии пучков заряж. частиц с газом и плазмой. [c.606]

Стационарные сильноточные П. у. В принципе коаксиальные П. у. можно сделать стационарными (работающими в непрерывном режиме), если поддерживать напряжение ц непрерывно подавать между электродами рабочее вещество. Для оптимизации процесса в случае работы на газе канал надо делать переменной ширины (рис. 4,а). Если анод сделать сплошным, то при пост, подаче рабочего вещества и непрерывном увеличении разрядного тока /р скорость истечения плазмы и кпд ускорителя сначала будут расти (уменьшается уд. вес затрат на ионизацию, нагрев плазмы и потери на стенки). Однако при нек-ром значении /р происходит вынос большой части разрядного тока за срез ускорителя, напряжение резко возрастает, падает кпд, в ускорителе возникают колебания. Наступает т. н. критич. режим. Его физ. причиной является в конечном счёте обеднение ионами прианодной области, к-рое происходит под действием объёмного электрич. поля. Такой критич. решим наиб, эффективно устраняют подачей части рабочего вещества через анод (переход в режи.м ионного токопереноса ), для чего используют не сплошной, а пористый или стержневой анод. Наиб, часто такая схема применяется в квази-стационарных П. у., работающих при мощностях Вт с длительностью импульса —1 мс. [c.611]

Нагрев плазмы. Плазма любого Т. авюматически подогревается за счёт джоулева тепла от протекающего по ней тока. Джоулева энерговыделения достаточно для получения темп-ры в неск.. млн. градусов. Для целей управляемого термоядерного синтеза нужны темп-рь[ >10" К, поэтому все крупные Т. дополняются мощными системами нагрева плазмы. Для этого используются либо эл.-магн. волны разл. диапазонов, либо прямая инжекция быстрых [c.120]

В системах замкнутого типа токамак, стелларатор) уход частиц на стенки тороидальной установки поперёк продольного магн. поля также затруднён и происходит за счёт замагниченной диффузии и перезарядки. Нагревание плазменного шнура в токамаке на нач. стадиях процесса осуществляется протекающим по нему кольцевым током. Однако по мере повышения темп-ры джоулев нагрев становится менее эффективным, т. к. сопротивление плазмы быстро падает с ростом темп-ры. Для нагревания плазмы св. 10 К при.меняются методы высокочастотного нагрева или ввод энергии в плазму с помощью быстрых нейтральных частиц (см. Нагрев плазмы). [c.232]

Основные системы термоядерной электростанции с реактором-токамаком и их взаимосвязь показаны на рис. 9.56. Она включает в себя разрядную камеру I, в которой осуществляется нагрев плазмы и реакция синтеза сверхпроводящую электромагнитную систему 2, обеспечивающую образование плазмы с помощью вихревого электрического поля, удержание этой плазмы в вакуумном объеме, теплоизоляцию ее от стенок, а также создающую ди-верторную конфигурацию магнитного поля блан-кет 3, окружающий вакуумную камеру и состоящий из вакуумной стенки (За) и зон преобразования нейтронной энергии в теплоту (36), воспроизводства ядерного топлива (Зв) и радиационной защиты (Зг) систему питания сверхпроводящих электромагнитных обмоток 4 систему 5 извлечения трития (5а), подготовки (56) и инжекции (Je) вещества вакуумную систему 6, поддерживающую необходимый вакуум в вакуумной камере (ба), инжекторах (66) и криостатах сверхпроводящих электромагнитных обмоток (бв) криогенную систему 7, обеспечивающую необходимым количеством хладагента сверхпроводящие электромагнитные системы, криопанели инжекторов нейтральных атомов в вакуумные системы, а также другие устройства, работающие при криогенных температурах систему инжекции нейтральных атомов 8, осуществляющую нагрев плазмы до температуры 12 кэВ (по условиям зажигания) систему преобразования теплоты в электрическую энергию 9, включая тепловые аккумуляторы (9а), парогенераторы (96), турбины (9в), электрогенератор (9г) и другое оборудование систему /О загрузки ( 0а) и извлечения (106) топлива систему управления, контроля, защиты II, [c.542]

Переход к мощным фемтосекундным импульсам привел к возникновению нового направления в лазерно-плазменных исследованиях, к изучению быстрых нестационарных процессов нагрева и распада плотной плазмы. В поле фгмтосекундных импульсов можно заведомо пренебречь разлетом нагрев электронной плазмы в металле происходит при плотности частиц порядка 10 —10 см В этих условиях удается нагреть плазму до температур 1—10 кэВ импульсами длительностью т 100 фс со сравнительно небольшой энергией Г 10- Дж [3], [c.295]

Удивительные особенности лазерного излучения — огромная интенсивность света, исключительно высокая монохроматичность и направленность излучения — открыли поистине безграничные возможности для практических применений лазеров во многих отраслях науки и техники. Новые технологические процессы прецизионной обработки материалов, создание оптических линий связи, точное определение расстояний, создание оптоэлектронных систем для обработки информации и вычислительной техники, диагностика плазмы, нагрев плазмы до термоядерных температур, хирургические операции и др. — вот далеко не полный перечень задач, которые решаются с помопхью лазеров. [c.5]

Если д — доля энергии лазерного импульса, И лаз доля энергии, поглощенная мишенью, М — коэффициент размножения (т.е. кратность пре-вьЕпения энергии синтеза над энергией, затраченной на нагрев плазмы), то баланс энергии требует, чтобы выполнялись условия [c.91]

Нагрев плазмы пробоя за счет поглощения света вследствие обратнотормозного эффекта. [c.107]

Нагрев плазмы. После полной (однократной) ионизации объема газа в фокальной области линзы, фокусирующей лазерное излучение, канал неупругих потерь энергии электронов при столкновении с тяжелыми частицами практически перекрывается (мы не принимаем сейчас во внимание возможное возбуждение электронным ударом внутренних оболочек атомарных и молекулярных ионов). Поэтому электроны получают возможность разогреваться до максимально достижимых энергий бщах (см. выражение (2.4.2)) с учетом потерь только на упругие столкновения с атомарными частицами, рис. 2.19. Постепенно и тяжелые ионы, сталкиваясь с электронами, разогреваются также до температуры, характерной для разогретой электронной подсистемы, (2/3) (бтахАв) [c.111]

Во введении мы уже упоминали о некоторых применениях обсуждаемых в настоящей монографии методов. Поскольку наиболее знакомой для нас областью является удержание и нагрев плазмы, то большинство примеров в тексте относится именно к этому кругу вопросов. Имеется, однако, много других областей, где рассматриваемая теория находит широкое применение движение планет, ускорение и накопление заряженных частиц, процессы в твердых телах, молекулярная и химическая динамики, гидродинамика, экология и т. д. Кроме того, близкие проблемы возникают при изучении квантовых систем, которых мы не касались. Чтобы частично колшенсировать указанный пробел, ниже дается краткая справка [c.486]

В последние годы ученые начинают рассматривать и некоторые другие перспективные методы получения сверхгорячей плазмы. К ним относится прежде всего нагрев плазмы лазерным излучением. Сфокусированный лазерный пучок должен довести до сверхвысоких темпе- [c.109]

Б.3.9. Заключительные замечания о скейлингах. Прежде всего напомним, что в оптимистическом скейлинге выхода нейтронов для одиночного аксиально неоднородного пинча, не учитывающего охлаждения электронов, мы имели весьма сильную зависимость Те(/) Те / , так что общий скейлинг был Y ос 1 . В скейлинге для ПОИ, учитывающем вышеприведенные механизмы нагрева и охлаждения электронов, ос общий скейлинг гораздо хуже, У / , но зато обеспечен намного больший путь движения дейтонов через плазму пинча-мишени. При этом в обоих случаях не принимался во внимание нагрев плазмы пинча-мишени током и магнитным сжатием, который может быть гораздо более существенным фактором при высоких электронных температурах, чем нагревы из-за кулоновских рассеяний электронных и ионных потоков. Не учитывалась и динамика пинча-мишени, его йнерциальность при коротких временах процесса. Поэтому вопрос о скейлинге, сводящийся к тому, какой ток необходим для получения 10 — 10 DT-нейтронов/имп, остается открытым. [c.195]

Начальный нагрев плазмы, который происходит вследствие омического нагрева плазменного кольца этим токсал. Импульсное поперечное поле В необходимо для управления полокением плазменного шнура. [c.33]

Камера, бланкет, охлавде- ние Электромагниты 0 питанием Тритиевые оистемы, циркуляция топлива Нагрев плазмы 0 питанием Контроль, управле- ние Соорувв- шш [c.64]

Термоядерные реактори должны содержать магнитные систеш раздичного назначения, в задачи которых входят удержание и нагрев плазмы, накопление энергии и управление движением заряженных частиц. Для этих целей требуются оверхпроводящие обмотки, работающие как в стационарном, так и в импульсном режимах. [c.87]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...