Удержание плазмы. Потери энергии

По истечении этого времени горячая плазма уходит и заменяется новой, относительно холодной, приток которой должен быть обеспечен. Условие стационарности состоит в том, что за время удержания выделение термоядерной энергии должно быть достаточным для разогрева вновь поступающей плазмы и для компенсации потерь (происходящих в основном за счет тормозного излучения электронов в поле ядер). Из баланса мощности для условия стационарности получается уравнение [c.589]

В соответствии с общей схемой ИТС, DT-топливо помещается в сферическую капсулу, в которой оно подвергается сжатию до колоссальных плотностей (300-1000) г-см за счет импульса давления, обеспечиваемого внешним источником энергии — драйвером. В момент наибольшего сжатия достигаются необходимые условия по плотности и температуре вещества и происходит зажигание топлива, т.е. начинает идти ядерная реакция синтеза D+T с выделением энергии в виде нейтронов и а-частиц. Нейтроны покидают зону реакции, а а-частицы тормозятся и отдают свою энергию топливу, содействуя развитию самоподдерживающегося процесса горения. Для этого необходимо, чтобы оптическая толщина сжатого топлива pR R — радиус сжатого топлива) превосходила универсальное значение, рЯ 0,5 г-см , определяемое пробегом а-частиц с энергией 3,5 МэВ, темпом лучистых потерь энергии из DT-плазмы и критерием инерциального удержания. В этих условиях заряженные продукты реакции синтеза — а-частицы, передают значительную часть своей энергии плотной плазме и процесс горения происходит при температурах 30-100 кэВ, соответствующих максимальным значениям скорости DT-реакции. Прежде чем реагирующее топливо разлетится под действием сил гидродинамического давления за время 10" с, должно прореагировать 30% массы DT. Таким образом, требование сильного сжатия термоядерного топлива обусловлено необходимостью получения значительного коэффициента выгорания и большого коэффициента термоядерного усиления энергии G (см. гл. 3.) при относительно малой (не более нескольких миллиграмм) массе DT-топлива. Проблема равномерности сжатия топлива в ИТС является ключевой. В настоящее время установлены весьма жесткие требования к симметрии обжатия топливной капсулы — допускается неравномерность в пределах 1% [1]. Такая задача решается двумя способами [c.17]

Потери энергии в высокотемпературной плазме связаны главным образом с уходом тепла через стенки устройства. Плазму необходимо термоизолировать от стенок. С этой целью применяются сильные магнитные поля (магнитная термоизоляция плазмы). Если через столб плазмы в направлении его оси пропустить большой электрический ток, то в магнитном поле этого тока возникают силы, которые сжимают плазму в плазменный шнур, оторванный от стенок. Удержание плазменного шнура в отрыве от стенок и борьба с различными неустойчивостями плазмы являются спожнейшими задачами, решение которых должно привести к практическому осуществлению управляемых термоядерных реакций. [c.501]

Сильные магнитные поля позволяют осуществить термоизоляцию плазмы, т.е. изолировать плазму от стенок и ограничить уход из нее части энергии (магнитное поле не снижает потери энергии, обусловленные излучением и нейтронами). Это становится возможным благодаря тому, что при высоких температурах в плазме существуют лишь заряженные частицы - иены и электроны, которые движутся в магнитном поле по винтовым траекториям вдоль силовых линий поля. Если силовые линии ориентированы параллельно стенкам реактора, то выход частиц на стенку из зоны реакции поперек магнитного поля будет сильно затруднен и поток энергии, выносимый заряженными частицами, резко уменьшится. Существуют две основные конфигурации магнитного поля для удержания (изоляции) плазмы - откштые и замкнутые магнитные системы.В замкнутей системе силовые линии не выходят из объема, занятого плазмой, образуя замкнутые магнитные поверхности, В открытой магнитной системе силовые линии выходят за пределы системы,но уход заряженных чаотиц из объема, занятого плазмой, предотвращается нарастанием величины магнитного поля. [c.10]

В случае, еоли потери энергии происходят только за счет излучения, мы можем достигнуть пороговых условий работы реактора просто путем разогрева плазмы до некоторой критической температу-1Н. Это называется идеальным удержанием плазмы. [c.18]

При D — D-реакции нужно повысить температуру до 400-10 прежде чем реакция пойдет достаточно быстро такое повышение температуры необходимо для того, чтобы комценсировать потерю энергии за счет тормозного излучения. Иногда эта температура называется температурой воспламенения. Устройства, которые служат для нагревания и хранения ионизированных газов или плазмы, можно разделить на три группы. К первой Относятся магнитное зеркало и Stellerator [5], в которых плотность газа настолько низка, что ионы и электроны между двумя столкновениями с другими частицами делают несколько оборотов по циклотронной орбите вокруг магнитных линий, к которым они привязаны . Ко второй группе относится магнитная бутыль [6] в устройствах этого типа длина свободного пробега иона или электрона мала по сравнению с радиусом циклотронной орбиты. В этом случае магнитное поле окружает плазму и действует в качестве магнитной стенки. В устройствах обоих типов плазма будет диффундировать наружу через магнитную стенку. Различие устройств обеих групп заключается в основном в скорости этой диффузии. Устройства третьей группы имеют отличную от первых двух природу. Их действие основано на создании в какой-либо полости стоячей волны электромагнитного радиочастотного поля [71 при этом как электроны, так и ионы стремятся сосредоточиться в узловых точках волны. Если геометрия устройства такова, как показано на рис. 16.3, то плазма может храниться, не соприкасаясь с материалом стенки. Радиочастотные токи, текущие по поверхности плазмы, будут нагревать ее. Если необходимо длительное удержание плазмы, то активная природа метода хранения [c.552]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...