Тороидальное магнитное поле

Cтраница 2

Главная трудность заключается в том, чтобы суметь удержать плазму внутри камеры в течение времени порядка 0 1 - 1 с без ее контакта со стенками камеры, поскольку не существует материалов, способных выдерживать столь высокие температуры. Эту трудность удается частично преодолеть с помощью тороидального магнитного поля, в котором находится камера. [16]

Токамаки TFTR, Т-15 и Tore-Supra имеют плазму круглого сечения, а в JET и JT-60 плазма имеет более привлекательную форму с вытянутым поперечным сечением и возможностью работы с дивертором. На двух из семейства больших токам аков - Т-15 и Tore-Supra - используются сверхпроводящие обмотки катушек тороидального магнитного поля: в Т-15 на основе перспективного интерметаллида ниобий-олово, а в Tore-Supra обмотки сделаны на основе ниобий-титана с охлаждением сверхтекучим гелием. Все установки оборудованы теми или иными средствами дополнительного нагрева плазмы. [17]

Этот критерий является основным условием получения устойчивого плазменного тороидального витка в токам аке. Как мы видим, при больших токах в плазме и соответственно высоких значениях BQ 21 / ( со) оно сводится к необходимости создания очень сильного тороидального магнитного поля. [18]

В 1950 - 1951 гг. начала быстро развиваться строгая теория диффузии, теплопроводности и электропроводности полностью ионизованной плазмы в магнитном поле. Вскоре круг задач расширился, были включены исследования нагрева плазмы постоянным током, развития неустойчивостей плазменного шнура при наличии тока, нагрева плазмы в тороидальном магнитном поле и сжатия плазмы полем протекающего по ней тока. В то время экспериментаторы искали новые средства возбуждения газового разряда, поскольку все применявшееся ранее не давало никаких надежд на получение горячей плазмы, так привлекательно описываемой теоретиками. Казалось, что только токи в сотни тысяч или миллионы ампер могут создать глубокую ионизацию и нагреть плазму. Пришлось развивать импульсную технику, строить уникальные конденсаторные батареи и использовать самые мощные ударные генераторы, разработанные электротехниками. [19]

Следовательно, тензор iiij анизотропен не только по направлению Л, но и по q, где q - азимутальный вектор. Наконец, само тороидальное магнитное поле создает анизотропию в азимутальном направлении. [20]

Становилось все более и более очевидным, что следует искать другие пути удержания плазмы, позволяющие длительно вводить в нее энергию от внешнего источника. В 1954 г. И.Н. Головин и Н.А. Явлинский приступили к экспериментам, которые должны были подтвердить модель, предложенную Сахаровым и Таммом. Была построена установка с тороидальным магнитным полем напряженностью до 15 кЭ, и в ней возбуждался безэлектродный разряд. Можно было надеяться, что по сравнению с прямыми электродными разрядами, где энергия могла уходить из плазмы беспрепятственно вдоль поля на электроды, в безэлектродном разряде будет расти температура, если при неизменной мощности увеличивать время, в течение которого энергия вводится в плазму. Однако температура электронов возрастала незначительно - до 100 - 120 тыс. С - и оставалась на неизменном уровне при удлинении времени нагрева от 100 мкс до 2 мс. Безуспешные попытки поднять температуру, увеличивая время нагрева, и яркое свечение линий примесей привели к убеждению, что излучение примесей уносит энергию из плазмы. Поэтому было необходимо улучшить вакуумные условия. [21]

С теоретической точки зрения явление образования оптимального профиля тока естественно связать с неустойчивостью тиринг-мод [3], которые чувствуют все распределение тока по радиусу, а описать это явление, казалось бы, следует в духе теории Тейлора [5] релаксированных состояний в пинче с обратным полем. В прямом виде теория Тейлора к токам аку не применима, поскольку она предполагает полное перезамыкание силовых линий. Кроме того, в токамаке энергия тороидального магнитного поля В фиксирована. Будем считать, что релаксированное состояние в токамаке соответствует минимуму энергии ( полоидального магнитного поля плюс тепловой) при заданном полном токе. [22]

Зависимость давления от плотности при наличии фазового перехода первого рода. [23]

Потеря устойчивости происходит в точке пересечения присоединенной кривой D с твердотельной, совпадающей с максимумом кривой D. Из рис. 122 видно, что точка потери устойчивости почти на 5 % по рс отстоит от максимума твердотельной кривой. В [284] сделано обобщение статических критериев на случай ОТО и наличие тороидального магнитного поля. [24]

На каждую фазу контактора имеется по два главных контакта, по два дугогасительных контакта без сопротивлений и по восемь дугогасительных контактов с сопротивлениями. Имеются исполнения, в которых сопротивление является одновременно и катушкой магнитного дутья. Сопротивления изготавливаются из нихрома и имеют тепло - и влагостойкую кремний-органическую изоляцию. Сопротивления или катушки дутья создают тороидальное магнитное поле, имеющее в области кольцевого контакта радиальное направление. Благодаря этому возникает тангенциальное электродинамическое усилие. Дуга начинает быстро вращаться вокруг оси контактов, энергично охлаждается и гаснет при первом переходе тока через иуль. Вследствие малого времени горения дуги и быстрого перемещения ее опорных точек контактор может произвести без смены контактов около 500000 переключений по данным фирмы. Дугогасительные контакты, е имеющие сопротивлений, снабжаются только катушками магнитного дутья. Главные контакты ( рис. 6 - 24 6) выполнены аналогично дугогасительным, но без катушек. [25]

Остроумный медленный способ создания сферомака ( масштаб времени - сотни микросекунд) разработан в Принстонской лаборатории. Возбуждением тока в кольцевом проводнике, находящемся внутри тороидального соленоида, создают в окружающем пространстве плазму. Теперь ток в кольце переключается на обратный. С его внешней стороны образуется JC-точка полоидального поля. Здесь магнитные силовые линии полоидального поля перезамыкаются и, снимаясь с кольцевого проводника, оказываются нанизанными на кольцевой ток, возникающий в плазме с внутренней стороны тороидального соленоида. Этот ток, сжимаясь к оси симметрии вместе с созданным ранее тороидальным потоком во внешнем поле, перпендикулярном плоскости кольца, и образует компактный тор с возросшим благодаря сжатию стабилизирующим внутренним тороидальным магнитным полем. В настоящее время получают сферомаки с плотностью около 1014 см-3, температурой до 50 эВ и длительностью существования до миллисекунды. Одной из проблем в сферомаках является их неустойчивость по отношению к опрокидыванию. [26]

Поскольку трудно провести самосогласованный расчет вращающихся моделей, обладающих наряду с циркуляцией магнитным полем, большинство исследований посвящалось до сих пор частному случаю, когда циркуляция, порожденная магнитным полем, в точности противоположна циркуляции, порожденной твердотельным вращением ( см. разд. Если положить a 02R3 / GM и ан 4тгЯ2Р4 / СМ2, где И - характерное значение магнитного поля на поверхности, то главные результаты этих вычислений сводятся к следующему: 1) с ростом а / ая отношение напряженностей внутреннего и внешнего магнитных полей становится очень большим, 2) при данной скорости вращения и топологии магнитного поля существует минимальное значение полного внутреннего магнитного потока, для которого можно найти решения. Однако, как указал Мосс, нет явных причин ожидать, что для вращающихся звезд с крупномасштабными магнитными полями чем-то предпочтительна конфигурация с нулевой циркуляцией, в которой два циркуляционных движения в точности равны и противоположны. Поэтому Мосс построил модели твердотельно вращающихся звезд со стационарными меридиональными течениями и крупномасштабными поло-идальными магнитными полями. Как обычно, использовался метод возмущений первого порядка, а поле скоростей и магнитное поле разлагались в ряды по многочленам Лежандра до члена с P2 ( cosO) или VCOS0) включительно, где в - полярный угол. Чтобы силовые линии могли пересекать поверхность, предполагалось также, что электропроводность конечна. Согласно Моссу, его модели, по-видимому, можно разделить на две группы. Во вторую группу попадают модели со сравнительно слабыми магнитными полями, в которых с ростом отношения центробежного возмущения к магнитному глубоко в недрах звезды циркуляция беспрепятственно возбуждается вращением, тогда как вблизи поверхности важное значение приобретают магнитные силы и скорость циркуляции быстро падает до нуля. Поскольку звезды с чисто полоидальными магнитными полями могут быть динамически неустойчивы в окрестности нейтральных линий ( см. разд. Мосс построил также модели твердотельно вращающихся звезд с полоидальным полем четной мультипольности вместе с зацепленным за него тороидальным компонентом и самосогласованной термической циркуляцией. Оказалось, что за счет включения тороидального магнитного поля диапазон, в котором могут изменяться значения магнитного потока внутри стационарных моделей, несколько расширяется, но остаются и такие значения угловой скорости и внутреннего потока, для которых нельзя найти решений. С аналогичной трудностью столкнулись также Местел и Мосс, рассматривая твердотельно вращающиеся модели с чисто полоидальными полями, которые имеют либо только дипольную, либо квадрупольную структуру. Однако во всех случаях получилось, что меридиональные течения стремятся сконцентрировать полоидальные магнитные поля глубоко в недрах вращающейся звезды. [27]

Страницы: 1 2