Вращение - плазма
Cтраница 2
На короткое время ( порядка 1 мс) плазма может создаваться путем разряда конденсаторной батареи через газ. Еге эксперименты с водо-родио-дейтериевыми смесями трудно интерпретировать, так как они были выполнены в сложной тороидальной геометрии - вращение плазмы подобно вращению автомобильной шины. Импульсный характер процесса ие позволяет интерпретировать результаты в терминах стационарного состояния; локальные параметры плазмы неизвестны. [16]
Последние слагаемые в выражениях для скорости электронов и ионов характеризуют собой так называемый ларморовский дрейф, направление которого различно для электронов и ионов. Ток, возникающий в результате этого дрейфа, течет в области неоднородности плазмы в направлении оси у, а сила ( l / c) [ jH ] направлена по оси х и удерживает плазму. Для исследования желобковои неустойчивости вращение плазмы как целого со скоростью v c [ E0h ] / H0 не играет никакой роли. [17]
 |
Последовательность томограмм интенсивности МРИ, характеризующая осцил-пяпии - предвестники гигантских пилообразных колебаний на токамаке Alcator С. Между томограммами ( а-е интервал 100 мкс. [18] |
Схема измерений показана на рис. 6.34. Предполагалось, что при вращении т 2 в полоидальной плоскости картина эмиссии плазмы не меняется, т.е. плазма вращается как твердое тело. Тогда измеренные в различные времена с одного направления поперечные распределения эквивалентны различным угловым измерениям в одно и то же время. Таким образом, за один период вращения плазмы ( 0 456 мс) получено 18 поперечных распределений. В работе приводится томограмма излучения вращающейся моды т 2 в плазме токамака Alcator А. Отчетливо видны два максимума излучения. [19]
В последние несколько лет определенные усилия были направлены, в частности, на исследования плазменного разделения. В этой области были признаны два наиболее удачных метода: вращение плазмы и ионный циклотронный резонанс. [20]
Изотопный катафорез, как и ионный ветер, при положительной полярности напряжения на разряде ( внешний электрод - катод) увеличивает радиальный изотопный разделительный эффект, а при отрицательной - действует навстречу центробежному. В работах [38, 39] выполнен подробный анализ отмеченых механизмов и показано, что они в определенных условиях могут давать существенный вклад в разделительный эффект. Отметим, что в специально реализованных режимах некоторые из упомянутых выше эффектов наблюдались в эксперименте [8], когда скорость вращения плазмы была существенно снижена по сравнению с обычно реализуемыми режимами высокоскоростного потока. [21]
В свободно вращающейся в магнитном поле плазме радиальный электрический ток отсутствует, но возникает электрическое поле, перпендикулярное магнитному полю. Скорость вращения плазмы была близка к скорости дрейфа в скрещенных полях. [23]
 |
Схема ловушки Пеннинга. [24] |
Упрощенная схема ловушки Пен-нинга [7], предложенной в 1936 году и широко используемой для удержания заряженных частиц, представлена на рис. 10.3. Проводящий цилиндр разделен на три секции. Параллельно оси цилиндра накладывается магнитное поле В. Ионная плазма находится в области центральной заземленной секции, где удержание в радиальном направлении осуществляется за счет магнитного поля, а в аксиальном - за счет электростатического. Радиальное удержание связано с вращением плазмы относительно оси симметрии ловушки и с вызываемой этим вращением силой Лоренца, направленной радиально по направлению к оси. Сила Лоренца уравновешивает все силы, действующие в противоположном направлении, такие как центробежная, электростатическая и давление. [25]
В Швеции разработан метод разделения изотопов, основанный на использовании центробежного эффекта во вращающемся веществе, нагретом до состояния плазмы: все его атомы ионизованы. Плазменное кольцо приводится во вращение в цилиндре системой скрещенных электрического и магнитного полей. В результате центробежного эффекта более тяжелые частицы отбрасываются к периферии кольца, а легкие остаются в середине. Так как в аппарате нет вращающихся деталей, то скорость вращения плазмы может достигать десятков, сотен тысяч оборотов в секунду, что намного превышает возможности самых быстроходных центрифуг. Предполагают, что это изобретение намного удешевит разделение изотопов урана и водорода даже по сравнению с ультрацентрифугой. [26]
Радиальная компонента плотности электрического тока взаимодействовала с продольным магнитным полем, вызывая вращение плазмы. [27]
R и R % - радиусы внутреннего и внешнего электродов системы, k - постоянная Больцмана. Поскольку, как следует из (7.3.2), коэффициент разделения быстро уменьшается с температурой, Ленертом [5] было высказано предположение, что частично ионизованная, относительно холодная плазма окажется предпочтительнее для осуществления процесса разделения, чем сильно ионизованная. При этом могут быть снижены и энергетические затраты. Действительно, в дальнейшем основные эксперименты были выполнены на установках с низкотемпературной, слабоионизованной плазмой, в которой вращение основной нейтральной компоненты смеси осуществлялось за счет увлечения заряженными частицами. Поскольку время вращения плазмы составляло порядка нескольких мс, были разработаны специальные пробоотборники с быстродействием порядка десятых долей миллисекунды. В этих исследованиях необходимо было учитывать гидродинамические аспекты и инерционные свойства плазмы. [28]
Никакая из описанных здесь схем не была развита достаточно глубоко. В настоящее время нельзя быть уверенным, что наблюдаемые физические разделительные эффекты приведут к экономичным крупномасштабным приложениям. Главная цель всех исследований связана скорее с дальнейшим изучением физических закономерностей, чем с созданием технологического процесса. Физика плазменного разделения значительно сложнее той, на которой основана сегодняшняя обогатительная техника. Два способа - вращение плазмы и ионный циклотронный резонанс - выделяются наиболее обещающими результатами. [29]
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. [30]
Страницы: 1 2