Токамаки - лидер в решении проблемы управляемого синтеза

В июне 1957 г. на конференции "Явления ионизации в газах" в Венеции было представлено много статей, связанных с вопросами УТС (но без прямого упомина­ния этой проблемы). С докладами выступали Р. Биккертон, Л. Бирман, М. Розенблут, В.Д. Шафранов, Дж. Так и другие участники исследований по УТС. Но пока только работа С.А. Колгейта о нейтронах в пинчах была явно связана с УТС. По существу же, это была первая международная конференция с большим числом докла­дов, относящихся к проблеме УТС [4].

Установка

Z

ЕТА и связанный с ней бум

Астрофизическая конференция 1956 г. в Стокгольме и конференция 1957 г. в Венеции прошли без сенсаций. Неожиданно в январе 1958 г. в английских газетах появились сенсационные сообщения о достижении тем­пературы в 300 эВ на установке ZЕТА в Харуэлле [3].

Брагинский и Шафранов получили задание разобраться, что представляет собой ZЕТА. Из газетных публикаций было известно, что установка выглядит сферической. Это означало, что она является компактной (малое аспектное отношение) тороидальной системой. Известно, что компактность необходима для стабили­зации плазмы сильным магнитным полем (в системах типа токамак). Другой возможностью являлась стабили­зация слабым магнитным полем, захваченным при сжатии плазмы внутри пинча, при наличии камеры с проводящими стенками (будущий пинч с обращенным полем - RFP). Но здесь компактность не обязательна. Они не очень верили в возможность удержания захваченного ("вмороженного") тороидального магнит­ного поля в течение длительного времени. В силу этих соображений они пришли к выводу, что ZЕТА является системой типа токамак [4].

Вскоре вышел январский номер журнала Nature с результатами экспериментов на установке ZЕТА (а также с некоторыми результатами, полученными амери­канскими авторами). Оказалось, что это заключение было ошибочным. Однако этот анализ тороидальных систем (хотя и в некоторых отношениях идеализирован­ный) помог продвижению подготовленного Н.А. Явлин­ским проекта крупного по тем временам токамака Т-3 (И.Н. Головин в это время занимался большой открытой ловушкой ОГРА). Результаты с ZЕТА (оказавшиеся ошибочными) были последней интригующей историей перед Второй Женевской конференцией по мирному использованию атомной энергии. Эта конференция дала старт широкому международному сотрудничеству.

УТС перед Женевской конференцией-58 и после нее

Перед Второй Женевской конференцией (1958 г.) статьи по УТС в Курчатовском институте были рассекречены и опубликованы в сборниках Физика плазмы и Проблемы управляемых термоядерных реакций (четыре зеленых тома, под редакцией М.А. Леонтовича).

На конференции (сентябрь 1958 г.) были предста­влены многочисленные подходы к удержанию плазмы ("ярмарка идей", по выражению Л.А. Арцимовича). "Гвоздем" программы Женевской конференции был стелларатор Л. Спитцера. Это действительно была концепция стационарной магнитной системы для удер­жания плазмы - идеал для УТС!

Осознавая важность предложения Л. Спитцера, И.В. Курчатов подталкивал Н.А. Явлинского к пере­ходу на стеллараторное направление вместо конструи­рования нового токамака (это был, как раз, токамак Т-3).Н.А. Явлинский попросил С.И. Брагинского и Шафранова провести сравнение токамака (этот термин еще не употреблялся, здесь он используется для краткости) со стелларатором. В пользу токамака были приведены при­мерно следующие соображения. В токамаке при одина­ковой длине камеры ее малый радиус больше, чем в стеллараторе; отсюда меньше влияние стенок на разряд. Далее, при одном только омическом нагреве (в то время другие методы не были развиты) преимуществом обла­дают системы с большим током. Это помогло сохранить линию токамаков в то время. [3]. Казавшаяся универсальной, усиленная бомовская диффузия, обнаруженная как на стеллараторе типа "восьмерки", так и позже на комбинированном двух- и трехзаходном стеллараторе С, была дамокловым мечом над УТС. Она приводила в уныние исследователей. Но теоретики, пытаясь раскрыть меха­низм этой диффузии, "прочесали" уйму потенциальных неустойчивостей, развили теорию турбулентности и тем самым способствовали развитию физики плазмы. Соревнование токамак-стелларатор заставляло интенсифицировать работы по УТС.

Преодоление пессимизма

В 60-е годы в исследованиях по УТС начинаются положительные сдвиги. Появилась надежда, что поведе­нием плазмы можно управлять.

1961

г.

На Первой конференции МАГАТЭ (Зальц­бург, Австрия) доложены эксперименты М.С. Иоффе по стабилизации плазмы в открытых ловушках. Объяснение Б.Б. Кадомцевым экспериментов Иоффе показало отсут­ствие бомовской диффузии! Следствие для тороидаль­ных систем: средняя магнитная яма, в замкнутой системе с изменяющимся знаком кривизны линий магнитного поля является реальным стабилизи­ рующим фактором .

Другие статьи по теме

Проектирование двухступенчатого цилиндрическо-червячного редуктора
Спроектировать двухступенчатый цилиндрическо-червячный редуктор с нижним расположением червяка для привода ленточного конвейера. Исходные данные: P=5 kH; V=0,6 м/c; D=250 мм ( ...

Тепловой расчёт турбины ПТ-25-9011
Начальные параметры пара этой турбины 90 атм. и 545°С, давление первого отбора 11 атм., давление второго отбора 1,1 атм. Номинальная мощность турбины 25000 квт, но при номинальных параметрах свежего пара и при номинальных расходах ...