Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Профиль q в пинче с обращенным полем
Полоидальное поле в пинче с обращенным полем

Обращенно-поле пинч ( ЗП ) представляет собой устройство , используемое для получения и содержит почти термоядерную плазму . Это тороидальный пинч, в котором используется уникальная конфигурация магнитного поля в качестве схемы магнитного удержания плазмы, в первую очередь для изучения термоядерного синтеза с магнитным удержанием . Его магнитная геометрия несколько отличается от более распространенного токамака . При радиальном движении часть магнитного поля, направленная тороидально, меняет свое направление на противоположное, в результате чего возникает термин обращенное поле. Эта конфигурация может выдерживать сравнительно более низкие поля, чем у токамака аналогичной плотности мощности. Одним из недостатков этой конфигурации является то, что она более восприимчива к нелинейным эффектам и турбулентности. Это делает его полезной системой для изучения неидеальной (резистивной) магнитогидродинамики . RFP также используются при изучении астрофизической плазмы , которая имеет много общих черт.

Самым крупным устройством с перевернутым полем, работающим в настоящее время, является RFX (R / a = 2 / 0,46) в Падуе , Италия . Другие включают MST (R / a = 1,5 / 0,5) в США, EXTRAP T2R (R / a = 1,24 / 0,18) в Швеции, RELAX (R = 0,51 / 0,25) в Японии и KTX (R / a = 1,4 / 0,4) в Китае.

Характеристики [ править ]

В отличие от токамака , который имеет гораздо большее магнитное поле в тороидальном направлении, чем в полоидальном, RFP имеет сопоставимую напряженность поля в обоих направлениях (хотя знак тороидального поля меняется на противоположный). Более того, типичный RFP имеет напряженность поля примерно от половины до одной десятой, чем у сопоставимого токамака. RFP также полагается на управляющий ток в плазме, чтобы усилить поле от магнитов за счет эффекта динамо.

Магнитная топология [ править ]

Внутреннее поле в RFP

Пинч с обращенным полем работает в направлении состояния минимальной энергии .

Силовые линии магнитного поля свободно наматываются вокруг центрального тора . Они свертываются наружу. Вблизи края плазмы тороидальное магнитное поле меняет направление, и силовые линии изгибаются в обратном направлении.

Внутренние поля больше полей на магнитах .

RFP в Fusion Research: сравнение с другими конфигурациями заключения [ править ]

RFP имеет множество особенностей, которые делают его многообещающей конфигурацией для потенциального термоядерного реактора.

Преимущества [ править ]

Из-за более низких общих полей реактор RFP может не нуждаться в сверхпроводящих магнитах. Это большое преимущество перед токамаками, поскольку сверхпроводящие магниты хрупкие и дорогие, и поэтому их необходимо защищать от среды термоядерного синтеза, богатой нейтронами. RFP подвержены нестабильности поверхности и поэтому требуют плотно прилегающей оболочки. В некоторых экспериментах (например, с симметричным тором Мэдисона ) их плотно прилегающая оболочка используется в качестве магнитной катушки, пропуская ток через саму оболочку. Это привлекательно с точки зрения реактора, поскольку твердая медная оболочка (например) будет довольно устойчивой к нейтронам высоких энергий по сравнению со сверхпроводящими магнитами. Также нет установленного лимита бетадля запросов предложений. Существует вероятность того, что пинч с обращенным полем может обеспечить зажигание исключительно за счет омической энергии (путем пропускания тока через плазму и генерации тепла за счет электрического сопротивления, а не за счет нагрева электронным циклотронным резонансом ), что было бы намного проще, чем конструкции токамаков, хотя и не может работать в устойчивом состоянии.

Недостатки [ править ]

Как правило, RFP требует подачи большого количества тока, и, хотя многообещающие эксперименты продолжаются, не существует установленного метода замены тока с омическим управлением, который в основном ограничен параметрами машины. RFP также подвержены режимам разрыва, которые приводят к перекрыванию магнитных островков и, следовательно, быстрому переносу от ядра плазмы к краю. Эти проблемы являются областью активных исследований в сообществе RFP.

Удержание плазмы в лучших RFP только примерно на 1% лучше, чем в лучших токамаках. Одна из причин этого заключается в том, что все существующие RFP относительно небольшие. MST был больше, чем любое предыдущее устройство RFP, и поэтому он проверил эту важную проблему размера. [1] . Считается, что RFP требует оболочки с высокой электропроводностью, очень близко к границе плазмы. Это требование - досадное осложнение для реактора. Madison Симметричный Torusбыл разработан, чтобы проверить это предположение и узнать, насколько хорошим должен быть проводник и насколько близко к плазме он должен быть размещен. В RFX толстая оболочка была заменена активной системой из 192 катушек, которые покрывают весь тор своей седловидной формой и реагируют на магнитный толчок плазмы. С помощью этой системы также возможно активное управление режимами плазмы.

Исследование физики плазмы [ править ]

Пинч с перевернутым полем интересен также с точки зрения физики. Динамика RFP очень бурная. RFP также обладают мощным плазменным динамо , похожим на многие астрофизические тела. Фундаментальная наука о плазме является еще одним важным аспектом исследования перевернутого поля.

Внешние ссылки [ править ]

  • RFX: эксперимент с обращенным полем
  • Измерение сверхтеплового электронного потока и температуры в эксперименте с пинчем в обращенном поле с помощью электростатического анализатора энергии электронов