Левитирующий диполь представляет собой тип ядерного синтеза конструкции реактора использованием сверхпроводящих тор , который магнитно левитации внутри камеры реактора. Название относится к магнитному диполю , который формирует внутри реакционной камеры, подобно Земле «с или Юпитером » S магнитосферами . Считается, что такой аппарат мог бы удерживать плазму более эффективно, чем термоядерные реакторы других конструкций. [1] Идея левитирующего диполя как термоядерного реактора была впервые предложена Акирой Хасегавой в 1987 году. [2]
Концепция [ править ]
Магнитное поле Земли создается за счет циркуляции зарядов в расплавленном ядре Земли. Результирующее магнитное дипольное поле формирует форму с линиями магнитного поля, проходящими через центр Земли, достигающими поверхности около полюсов и уходящими далеко в космос над экватором. Заряженные частицы, попадающие в поле, будут следовать за силовыми линиями, двигаясь на север или юг. Когда они достигают полярных областей, магнитные линии начинают группироваться вместе, и это увеличивающееся поле может заставлять частицы ниже определенного энергетического порога отражаться и двигаться в противоположном направлении. Такие частицы подпрыгивают между полюсами, пока не столкнутся с другими частицами. Частицы с большей энергией продолжают движение к Земле, сталкиваясь с атмосферой и вызывая полярное сияние .
Эта основная концепция используется в подходе магнитного зеркала к термоядерной энергии. В зеркале используется соленоид, чтобы удерживать плазму в центре цилиндра, а затем два магнита на каждом конце, чтобы сблизить магнитные линии, чтобы создать отражающие области. Один из самых многообещающих из первых подходов к термоядерному синтезу, зеркало в конечном итоге оказалось очень "дырявым", когда топливо отказывалось должным образом отражаться от концов по мере увеличения плотности и энергии. К сожалению, именно частицы с наибольшей энергией, с наибольшей вероятностью вступили в реакцию слияния, предпочтительно улетали. Исследования больших зеркальных машин закончились в 1980-х годах, когда стало ясно, что они не смогут достичь безубыточности термоядерного синтеза в устройстве практически размера.
Левитирующий диполь можно в некотором смысле рассматривать как тороидальное зеркало, гораздо более похожее на поле Земли, чем линейную систему в традиционном зеркале. В этом случае ограничивающая область - это не линейная область между зеркалами, а тороидальная область вокруг внешней стороны центрального магнита, аналогичная области вокруг экватора Земли. Частицы в этой области, которые движутся вверх или вниз, видят увеличивающуюся магнитную плотность и стремятся снова вернуться к области экватора. Это придает системе некоторый уровень естественной устойчивости. Частицы с более высокой энергией, которые не попали бы в традиционное зеркало, вместо этого следуют по силовым линиям через полый центр магнита, снова возвращаясь обратно в экваториальную область.
Это делает левитирующий диполь уникальным по сравнению с другими машинами магнитного удержания . В этих экспериментах небольшие колебания могут вызвать значительные потери энергии. Напротив, в диполярном магнитном поле флуктуации стремятся сжимать плазму без потери энергии. Этот эффект сжатия был впервые замечен Акирой Хасегавой (из уравнения Хасегава-Мима ) после участия во встрече " Вояджер-2" с Ураном. [2]
Примеры [ править ]
Концепция левитирующего диполя была впервые реализована, когда Джей Кеснер из Массачусетского технологического института и Майкл Мауэль из Колумбийского университета сделали совместное предложение протестировать концепцию в 1997 году. [3] Это привело к разработке двух экспериментов: эксперимента с левитирующим диполем (LDX). в Массачусетском технологическом институте и эксперименте «Бесстолкновительный Террелла» (CTX) в Колумбийском университете. [4]
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ "Массачусетский технологический институт тестирует уникальный подход к термоядерной энергии" . MIT News, Дэвид Чендлер, MIT News Office, 19 марта 2008 г. По состоянию на март 2008 г.
- ^ a b Хасэгава, Акира (1987). «Термоядерный реактор с дипольным полем» . Комментарии о физике плазмы и управляемом синтезе . 11 (3): 147–151. ISSN 0374-2806 .
- ^ Кеснер, J; Мауэль, М. (1997). "Удержание плазмы в левитирующем магнитном диполе" (PDF) . Отчеты по физике плазмы . 23 .
- ^ "CTX" . sites.apam.columbia.edu . Проверено 22 июня 2020 .
