Токамаки - лидер в решении проблемы управляемого синтеза

1962

г. Объявлен первый успех токамаков: коррекция положения плазмы вертикальным магнитным полем привела к улучшению параметров плазмы.

1965 г

.

Проходит Вторая конференция МАГАТЭ в Калхэме (Великобритания). Из доклада Л.А. Арцимовича: "Время удержания в наших экспериментах почти в 10 раз превышает бомовское." Л. Спитцер, выступавший с обзором экспериментальных работ, счел, что такой коэффициент - еще не доказательство отсутствия бомовской диффузии [4].

1967 г

.

А.А. Галеев и Р.З. Сагдеев построили так называемую неоклассическую теорию переносов, учи­тывающую более детальную картину траекторий заря­женных частиц в плазме токамака. Одно время казалось, что эта теория хорошо объясняет поведение ионов в токамаках, но впоследствии было показано, что про­цессы в плазме имеют гораздо более сложную природу. Но все же неоклассическая теория оказалась очень полезной для оценки минимально возможных потоков тепла и частиц, в том числе потоков примесей. И совсем неожиданно неоклассическая теория предсказала совер­шенно новый эффект - поддержание тока плазмы диффузией частиц к периферии. Этот ток получил название бутстрэп-тока: термин навеян книгой Кэролла, в которой описан эпизод, когда Алиса поддерживала себя в воздухе, натягивая шнурки от ботинок. Бутстрэп-ток в токамаке создает реальную основу для достижения стационарного режима удержания плазмы в токамаке (в сочетании с генерацией тока высокочастотными волнами или пучками частиц).

1968

г

. Третья конференция МАГАТЭ проходит в Новосибирске. Доложено, что на токамаке Т-3 средняя температура электронов (Tе) близка к 1 кэВ, бомовская диффузия определенно отсутствует! Но не все верят этим данным. Тогда Арцимович приглашает физиков из Калхэма с их лазерной диагностикой (5 тонн оборудова­ния) для измерения локальной температуры электронов методом томсоновского рассеяния [6].

1969

г

. Проходит Второе рабочее совещание по тороидальным системам в г. Дубне. Д. Робинсон докла­дывает о локальных измерениях температуры электро­нов Те на токамаке Т-3. Это триумф токамаков!

1970 г

.

Направление "токамак" становится междуна­родным. Проходит закрытие других направлений УТС в ряде американских и европейских лабораторий.

1975 г

.

Ввод в строй токамака Т-10 в Курчатовском институте и токамака РLТ (Принстон, США), на котором через три года получена плазма с температурой около 8 кэВ [4].

Рис.6

Герш Ицкович Будкер Михаил Соломонович Иоффе Борис Борисович Кадомцев

Рис.7

Борис Борисович Кадомцев и Андрей Дмитриевич Сахаров в зале токамака Т-15 в Институте атомной энергии им. И.В. Курчатова, 1987 г. (фотография Ю.Е. Макарова).

Установки Т-10 и PLT стали дооборудоваться сред­ствами дополнительного нагрева плазмы, а тем време­нем физики разных стран стали продумывать следую­щий шаг в термоядерных исследованиях. Естественной целью этого шага являлось создание плазмы с темпера­турой и плотностью, необходимыми для термоядерного реактора (reactor-grade plasma). Так началась разра­ботка пятерки крупнейших токамаков: TFTR в США, JET в Европейском Сообществе, JT-60 в Японии, Т-15 в СССР и Tore-Supra во Франции [6].

Рис.8. Так выглядит плазма внутри небольшого токамака START

Уже на стадии разработки проектов много внимания было уделено вопросу о взаимной дополнительности разрабатываемых технологий и тех физических резуль­татов, которые должны были быть получены на этих установках. Если на установках Т-10 и PLT объем плазмы не превышал 5 м3, то в установках нового поколения плазма была гораздо крупнее: около 25 м3 в Т-15 и Tore-Supra, около 40 м3 в TFTR, 60 м3 в JT-60 и 160 м3 в JET (Рис.9, Рис.10) [4], [12].

Рис.9. Разрез установки JET. Слева внизу для сравнения показан размер человека

Рис.10. Внутренний вид камеры установки JET. Во время разряда (длительностью до 10 сек) камера заполняется плазмой, нагретой до 100 миллионов градусов и пропускающей ток I величиной 2-4 миллиона ампер.

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 токамаков - Т-15 (до сих пор не функционирует) и Tore-Supra - используются сверхпроводящие обмотки катушек тороидального магнитного поля: в Т-15 на основе перспективного интерметаллида ниобий-олово, а в Tore-Supra (Рис.11) обмотки сделаны на основе ниобий-титана с охлаждением сверхтекучим гелием. Все установки обо­рудованы теми или иными средствами дополнительного нагрева плазмы [12].

Другие статьи по теме

Расчет технико-экономических показателей энергохозяйства цеха
Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которой приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и мех ...

Статистическая обработка экспериментальных данных
Измерения — один из важнейших путей познания природы человеком. Они играют огромную роль в современном обществе. Наука и промышленность не могут существовать без измерений. Практически нет ни одной сферы деятельности человека, гд ...