История научных исследований в области управляемого термоядерного синтеза
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
?еские исследования позволяют глубже понять явления переносов и устойчивости, что постепенно учитывается в проекте. Так, к моменту, когда началось проектирование ИТЭРа, в качестве основного рассматривался рабочий режим с ухудшенным удержанием плазмы. Хотя уже было известно, что в некоторых условиях можно иметь в 2-2.5 раза лучшее удержание, так называемый Н-режим, явление это было слишком плохо изучено и не могло тогда закладываться в проект. Через несколько лет Н-режим стал рассматриваться как основной в реакторе. Относительно недавно обнаружены внутренние тепловые барьеры, возникающие при определенном профиле плотности тока и приводящие к увеличению эффективности нагрева плазмы. Но пока эти режимы не включены в проект, поскольку процесс их формирования недостаточно изучен. Однако резерв повышает надежность проекта.
Стремление к стационарному режиму реактора требовало поиска возможностей постоянного поддержания тока. Другими словами, в реакторе-токамаке следовало отказаться от индукционного (трансформаторного) возбуждения тока. Результатом многочисленных теоретических и экспериментальных исследований стало решение, основанное на дополнительном нагреве, приводящем к увлечению тока, что впервые было продемонстрировано с использованием гиротронов на токамаке Т-10 Института атомной энергии. Последний рекорд - постоянный режим в течение 4.5 минут - реализован на крупном французском токамаке Тор-Супра в 2002 г. [10]. Длительность процесса была ограничена только работой источников питания. Электронно-циклотронное поглощение излучения гиротронов, сопровождаемое генерацией тока в локальных областях, - мощный инструмент подавления такой опасной неустойчивости, как неоклассический тиринг моды, ограничивающий время удержания в токамаке. Другим способом решения проблемы этой неустойчивости может быть подбор профилей параметров, при котором она не возникает.
Таким образом, в физической базе ИТЭРа, основанной на опыте десятков токамаков ведущих лабораторий мира, собраны результаты по удержанию плазмы, переходу в режимы улучшенного удержания, поведению плазмы в поверхностном слое, увлечению тока, нагреву электронов и ионов и т.д. Были разработаны коды для расчета многих процессов. Сегодня есть уверенность в том, что цели, сформированные в проекте ИТЭР, будут достигнуты.
Строительство и работа экспериментального реактора - существенный шаг к ответу на вопрос - может ли термоядерная энергия использоваться человечеством для выработки электричества во второй половине этого столетия.
- Стеллараторы
Стелларатор (от англ. stellar - звёздный), замкнутая магнитная ловушка для удержания высокотемпературной плазмы. Магнитное поле в стеллараторе создаётся с помощью внешних проводников; его силовые линии подвергаются так называемому вращательному преобразованию, в результате которого эти линии многократно обходят вдоль тора и образуют систему замкнутых вложенных друг в друга тороидальных магнитных поверхностей. Вращательное преобразование силовых линий может быть осуществлено как путём геометрической деформации тороидального соленоида (например, скручиванием его в "восьмёрку"), так и с помощью винтовых проводников, навитых на тор.
Женева 1958.
Концепция стелларатора была разработана в 1951 г. Спитцером в Принстонском институте [7]. Это конфигурация с тороидальным полем с вращательным преобразованием свойством линий поля, таким что, при вращении в тороидальном направлении оно оборачивается вокруг магнитной оси. Концепция магнитных поверхностей для тороидальной геометрии впервые была предложена Таммом, но в то время как его ранние работы с Сахаровым были посвящены комбинации тороидального и полоидального поля, вызванного тороидальным током, протекающем по металлическому кольцу или по плазме, Спитцер рассматривал стелларатор как конфигурацию со стационарным полем без индуцированного тока. Аксиально симметричное вакуумное поле не имеет вращательного преобразования так как , но в трехмерных полях вакуумные требования сочетаются с сетью оборотов вокруг магнитной оси. Первый метод создания вращательного преобразования был деформацией тора в восьмерку (рис.13). Позже Спитцер обнаружил что в круглом или кольцеобразном тороиде с круговыми катушками создающими тороидальное поле, вращательное преобразование также может быть получено добавочной спиральной намоткой (добавочными спиральными изгибами), что приводит к двойному закручиванию линий поля (рис.14). Эти спиральные закручивания приводят к некруговой, спирально периодичной форме магнитных поверхностей.
Вращательное преобразование служит для того, чтобы “обмануть” потери частиц из-за градиентного и криволинейного дрейфа который происходит в простом тороидальном поле. Этот дрейф, который для электронов и ионов направлен в противоположные стороны в вертикальном направлении (предполагается, что тор находится в горизонтальной плоскости), приводит к их разделению и, как следствие, к появлению вертикального электростатического поля в результате чего плазма выносится наружу в направлении большого радиуса дрейфом.
Рис.13. Первые Принстонские стеллараторы.
С макроскопической точки зрения это радиальное расширение является результатом отсутствия МГД равновесия, магнитное давление больше внутри изгиба, чем снаружи. Спитцер утверждал, что в торе свернутом в восьмерку заряды накапливающиес?/p>