Вращающаяся плазма
Cтраница 1
Вращающаяся плазма представляет интерес с различных точек зрения. Так, расчеты показывают, что вращение плазмы может способствовать ее устойчивому удержанию магнитным полем. [1]
Ловушка с вращающейся плазмой [23], где имеется радиальное электрическое поле и уход ионов в магнитные пробки существенно ослабляется из-за наличия центробежных сил. [2]
Было проведено фотографирование вращающейся плазмы чистого аргона в радиальном направлении с помощью скрещенных призменного спектрографа и интерферометра Фабри - Перо. [3]
Попытки разделения изотопов во вращающейся плазме были предприняты как в стационарных, так и в импульсных устройствах. [4]
Физический принцип изотопного разделения во вращающейся плазме подтвержден экспериментами с неоном, аргоном, криптоном и ураном. Кроме того, на криптоне была продемонстрирована непрерывная работа разделительного элемента при наличии массового потока. Было показано несколько путей для создания вращающейся урановой плазмы. Измеренные к настоящему времени значения в общем согласуются с теоретическими расчетами, поэтому можно рассчитывать и иа достижение больших коэффициентов разделения и разделительной мощности, предсказанных теорией. Но полученных данных еще недостаточно, чтобы сконструировать разделительный элемент, который мог бы работать экономично. Экспериментальные результаты указывают на более или менее подходящие условия работы, включая геометрию установки и диапазон параметров. [5]
Возможность использования центробежных эффектов во вращающейся плазме для разделения изотопов впервые была указана Боневье [3], который работал в области управляемого термоядерного синтеза. На основании многих экспериментов по удержанию плазмы в ловушках со скрещенными электрическим и магнитным полями было известно, что скорости вращения ионов в таких устройствах достигали несколько километров в секунду. [6]
Ожидалось, что разделение изотопов будет происходить в объеме вращающейся плазмы и в окружающем ее нейтральном газе, поскольку он ускоряется вследствие трения о ионы. [7]
Относительное ускорение ае - aL создает ток, который в неоднородно вращающейся плазме оказывается вихревым и приводит к возбуждению магнитного поля. [8]
В настоящем разделе предлагается обзор наиболее важных исследований процессов разделения изотопов во вращающейся плазме. [9]
Этот результат находится в согласии с предполагаемым центробежным характером процесса. Отметим, что теоретически оцененные центробежные коэффициенты разделения газовых и изотопных смесей [11] по порядку величины сравнимы с наблюдаемыми в эксперименте. Кроме того было показано, что для параметров вращающейся плазмы, достигнутых в [11], радиальный центробежный эффект разделения в изотопных смесях должен существенно преобладать над термодиффузионным. [11]
Две последние главы книги посвящены новым методам обогащения урана. Дженсен дают обзор по лазерным методам, в которых разделение происходит при селективном фотовозбуждении атомов или молекул урана. Натрат сообщают об экспериментах по разделению изотопов во вращающейся плазме и кратко рассматривают некоторые новейшие концепции, такие как применение метода ионного циклотронного резонанса для разделения изотопов. [12]
В и плотностью - 109 см-3 создавалась путем ускорения ионов в радиальном электрическом поле, которое импульсно прикладывалось между стенками камеры и холодным плазменным шнуром, расположенным вдоль оси системы. Как показывает эксперимент, после приложения высокого напряжения ловушка заполняется горячей плазмой в течение 10 - 20 мкс. Можно думать, что заполнение происходит за счет центробежной неустойчивости плазменного шнура, вращающегося в скрещенных электрическом и магнитном полях: вращающаяся плазма разбрызгивается к периферии, и одновременно ионы набирают энергию. [13]
Под влиянием магнитного поля нижняя часть дугового шнура совершает с постоянной скоростью вращательное движение в одном направлении. При этом увеличивается длина дугового канала. Заряженные частицы движутся в плазме по спиральным орбитам. Из-за действия на вращающуюся плазму дуги центробежных сил ее полный объем, усредненный за некоторый период ( несколько секунд), увеличивается. [14]
Другие проблемы связаны с нестационарностью диффузионного разделительного процесса в импульсной системе. В [16] был проведен расчет процесса установления радиального градиента концентрации в плазменной центрифуге. При этом впервые учтено влияние радиальной зависимости коэффициента взаимной диффузии компонентов, связанной с перераспределением плотности под действием центробежной силы. При рассмотрении возможности умножения эффекта в импульсной плазменной центрифуге, необходимо учитывать вообще говоря как нестационарность установления продольной циркуляции, так и конечность времени установления продольного диффузионного процесса. Оказывается, что даже если циркуляционный поток сравнительно быстро достигает стационарной величины, время установления осевого градиента концентрации т может быть в силу условия L / R % § 1 значительно больше продолжительности вращения плазмы тр, вследствие чего продольный эффект разделения не успевает устанавливаться в течение промежутка времени тр. Таким образом, создание циркуляционной плазменной центрифуги, в которой первичный эффект переводится в продольный и имеется возможность осуществления эффективного отбора целевого изотопа, как это делается в случае механической центрифуги, в обычно исследуемых импульсных режимах, по-видимому, трудно осуществить на практике. Однако высокие коэффициенты разделения, достигнутые в ряде экспериментов с импульсными разрядами, позволяли надеяться на перспективы использования стационарно вращающейся плазмы. [15]
Страницы: 1