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.
Расположение |
Название |
Года |
R0 (cм) |
a0 (cм) |
BT (T) |
l/m |
Особенности |
Принстон |
С-стелларатор |
1961-69 |
100 |
5-7.5 |
3.5 |
3/8+2/8 |
Дивертор/ИЦРН |
Ин-т. им. Лебедева |
Л-1 |
1963-71 |
60 |
5 |
1 |
2/14 |
Магнитные острова |
ТОР-1 |
1967-73 |
60 |
5 |
1 |
2/14 | ||
ТОР-1 |
1967-73 |
63 |
3.6 |
0.8-2.5 |
2/16 | ||
Харьков |
Сириус |
1964-75 |
60 |
2.6 |
1.6 |
3/- |
Турбулентность |
Новосибирск |
Без назв. |
1968 |
50 |
<5 |
0.2 |
3/26 |
Флуктуации |
Гархинг |
W-A |
1965 |
35 |
2 |
1 |
3 |
Классические потери |
W-B |
1968 |
35 |
2 |
1 |
2 |
Резонансные рациональные q | |
Калхам |
Proto-Cleo |
1968 |
40 |
5 |
0.3 |
3/7,3/13,2/6 |
Неоклассическая диффузия |
Twist |
1967 |
32 |
4.5 |
0.3 |
3/4 |
Турбулентный нагрев | |
Clasp |
1967 |
30 |
5.6 |
0.1 |
3/8 |
Одночастичное удержание |
Другие статьи по теме
Расчёт мощности судовой электростанции
Судовая электроэнергетическая система представляет собой
совокупность судовых электротехнических устройств, объединенных процессом
производства, преобразования и распределения электроэнергии и предназначенных
для питания суд ...
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 ...