Стеллараторы

Существовало несколько возможностей создать безтоковую плазму. В 1965 г. на конференции в Калхэме (Calham) в Англии сотрудники института им. Лебедева описывали инжекцию плазмы с помощью плазменной пушки в Л-1 стелларатор. Потери частиц были на множитель 3-4 меньше Бомовских, хотя все еще оставались аномальными. В то же время токамак в Курчатовском Институте показал на порядок лучшее удержание. Гархинг достиг даже большего; в плазме создаваемой контактной ионизацией в Wendelstein W1 для паров цезия они не наблюдали откачки вообще и удержание было близко к классической стеллараторной диффузии – на один или два порядка лучше, чем Бомовская. Они использовали ту же технику, использующую малый потенциал ионизации щелчных атомов, что и на линейных устройствах, Q-машины [1].

Несмотря на все указания из других экспериментов, в Принстоне продолжали считать верным наличие Бомовской диффузии на их стеллараторах. В добавок к B/T скейлингу, они подтвердили a2 – зависимость для времени удержания частиц, сравнивая результаты с С - стелларатора с их более малыми устройствами. В то время, как результаты со стелларатора в Гархинге могли содержать некоторые неточности, связанные с тяжелыми ионами, использованными в экспериментах, сильное отличие между Принстонскими стеллараторами и Московскими токамаками было тяжело объяснить. Плазменный ток мог создавать определенные неустойчивости, но в этом отношении омически нагреваемые стеллараторы не должны были быть хуже токамаков, как подтверждалось эксперементальными данными. Нельзя было сказать с определенностью, но Спитцер и его коллеги утверждали, что ни одна из тороидальных систем, не отклоняется от закона Бома с убедительной амплитудой.

Таких данных не было до Новосибирской коференции в 1968 г., где было предъявлено огромное количество данных, как со стеллараторов, так и с других устройств, окончательно дескредитировавших эмперический закон Бома. Харьков, Калхам и Новосибирск вступили после этого в “стеллараторную лигу”. Для того, чтобы стать независимыми от Омического нагрева в Принстоне стали изучать инжекцию водородной плазмы из плазменной пушки в Etude, B-3 и С-стелларатор, а также впоследующем создание ксеноновой плазмы СВЧ полем. Электронная температура полученная из электропроводности плазмы, которая извлекалась из вольт-амперной характеристики, а в безтоковой плазме прикладывался малый переменный потенциал, указывала на то, что время удержания частиц превышает Бомовское почти на порядок. Но в Принстоне все еще неохотно отказывались от Бомовской диффузии и предполагали, что температура основной массы электронов ниже, чем измеренная. Это было возможно, если часть тока переносилась малой долей более энергичных электронов – аргумент, который они выдвигали также и против токамаков. В институте им. Лебедева, Харкове и Новосибирске везде были обнаружены аномальные потери, хотя позже они обнаружили, что время удержания частиц скорее прапорционально B2 нежели В. Но в Калхэме сообщалось об удержании в 15 Бомовских времен на стеллараторе Прото-Клео (Proto-Cleo) и в Гархинге уже достигли фактора 100 с бариевой плазмой в W2 [16]. Подобные данные с токамаков и тета-пинчей продолжали дискредетировать закон Бома, указывая на его несостоятельность и составляя серьезную конкуренцию стеллараторам. Также на Новосибирской конференции было объявлено о разрешении требований на одночастичное удержание, практически, в эксперементе в Калхэме на маленьком стеллараторе Clasp электроны освобождались при падении β для трития и удерживались до 107 оборотов вокруг тора [1].

Фонтеней (Fontenay) предложил новый тип стелларатора, который он назвал “торсатрон” для отличия от “классического стелларатора” [1], [17]. В этой новой схеме, винтовое поле создается не парой винтовых обмоток с противоположными токами, а сонаправленными винтовыми токами. Подобную конфигурация была получена при создании различных направлений учеными в Киото (Kyoto). В установках Heliotron-B и C Уо (Uo) и его ассистенты изучали тороидальные поля создаваемые круговыми проводниками, установленными парами с противоположными, но неравными токами. Сначала кольца были вне вакуумной камеры, позже они были опущены в плазму, как в устройствах с внутренним кольцом. Уже в 1961 г. они предложили винтовую версию этой конфигурации “винтовой гелиотрон” (helical heliotron) и которая в конечном счете развивалась по направлению к торсатрону [1].

Таблица 2. Ранние пост-Женевские стеллараторы.

Другие статьи по теме

Экологические проблемы энергетики
Энергетика - это та отрасль производства, которая развивается невиданно быстрыми темпами. Если численность населения в условиях современного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то в производстве и потреблении эне ...

Альтернативная энергетика
«Пусть не напрасно греет и светит солнце. Пусть не напрасно течет вода и бьют волны о берег. Надо отнять у них дары природы и покорить их, Связав по своему желанию» Данте Алигьери (1265-1321) О, как был прав это ...