Cтраница 4
При этом форма оболочки становится воронкообразной, что приводит к частичному вытеканию плазмы вдоль оси. В результате выброса массы на ограниченном по высоте участке шшча удается резко повысить степень сжатия по радиусу, что увеличивает концентрацию энергии в единице объема плазмы. При этом ТПО так сжимается, что отношение ее нач. В момент макс, сжатия излучается небольшой имаульс нейтронного и рентг. Нек-рое время ( - 10 с) удерживается прямой пинч ( рис. 2 а), а затем на его поверхности начинает развиваться неустойчивость Рэлея - Тейлора. Однако обычно в режиме с одним сжатием раньше образования неустойчивости происходит обрыв тока, сопровождающийся резким увеличением напряжения на пинче ( в 10 - 100 раз) вследствие быстрого увеличения аномального сопротивления плазмы в области скин-слоя за счет микротурбулентности. [46]
После момента максимального сжатия плазма начинает расширяться - радиус плазменного шнура растет, сопротивление и электрическое поле спадают. Однако магнитное поле разрядного тока оказывается достаточно большим, чтобы удержать плазменный шнур на радиусе около 1 см. Разряд выходит на так называемый квазистационарный режим, когда параметры сравнительно слабо изменяются со временем. Разрядный ток при этом стабилизируется на уровне примерно 120 ко. На квазистационарной стадии разряда электромагнитная энергия, поступающая в плазму из внешней цепи, почти целиком уносится световым излучением. Этот факт демонстрирует рис. 12, на котором представлен внергетический баланс разряда. Видно что энергия излучения, вышедшая из плазмы к моменту t 7 5 мксек, составляет почти три четверти от полной энергии, запасенной в начальный момент в батарее конденсаторов. При этом основную часть световой анергии разряд излучает в момент максимального сжатия и далее во время квазистационарной стадии. Таким образом излучение - существенный фактор, определяющий энергетику и динамику разряда. Этим, в частности, рассматриваемая модель z - пинча отличается от модели в работе [14], где излучение не принималось во внимание. Поэтому в [14] диссипация энергии в разряде происходит медленнее, и это сказывается па упругости плазменного шнура, радиальные пульсации которого затухают медленно. [47]
Но возмущения типа змеек ( т 1) вмороженное магнитное поле может стабилизировать только для коротких длин волн. Стабилизация пинча по отношению к длинноволновым змейкам требует применения другого метода: помещения пинча в достаточно тесный проводящий кожух. Если проводимость как плазмы, так и кожуха достаточно велика, то магнитное поле не может проникнуть ни в одну из этих сред и образует как бы упругую подушку, препятствующую их сближению. Таким образом, сочетание вмороженного продольного поля внутри и проводящего кожуха снаружи плазмы позволяет в принципе стабилизировать по отношению ко всем гидромагнитным возмущениям идеально проводящий с разделенными полями пинч. Но требуемое для этого условие полного разделения продольного и кругового полей может быть осуществлено только в течение времени, малого в сравнении со скиновым. Если ток течет не только по поверхности, но распределен внутри плазмы, то разделения полей уже не будет. Диффузия магнитного поля за счет конечной проводимости приводит к перемешиванию полей, и вместо продольного и кругового образуется винтовое поле. При наличии же винтового поля винтовые возмущения с таким же шагом винта, как у поля, не могут быть стабилизированы простым повышением напряженности поля. Для стабилизации плазмы по отношению к таким возмущениям необходимо как-нибудь запутать магнитные силовые линии так, чтобы их упругость сопротивлялась всякому возмущению. Для пинча этого можно было бы достичь наложением внешнего поля, направление которого противоположно внутреннему. Значительно более широкие возможности стабилизации представляет специальная конфигурация винтового поля, на которой основан стелларатор. [48]