Удержание плазмы магнитным полем

При удержании плазмы сильным магнитным полем ставится также задача термоизоляции плазмы. В действительности, как мы увидим ниже, поток энергии частиц плазмы в направлении поперек сильного магнитного поля, обусловленный неоднородностью температуры, уменьшается с ростом магнитного поля. [c.139]

Удержание плазмы магнитным полем [13) [c.119]

При прохождении через плазму электрический ток создает сильное магнитное поле, которое сжимает поток электронов и ионов в плазменный шнур. Этим достигается тепловая изоляция плазмы от стенок сосуда. С увеличением силы тока электромагнитное сжатие плазмы проявляется сильнее. В этом заключается сущность так называемого пинч-эффекта. Как показали исследования, пинч-эффект и силы, создаваемые внешними магнитными полями, меняющимися по определенному закону, можно с успехом использовать для удержания плазмы в магнитной бутылке , где происходит реакция синтеза. [c.13]

В ловушках с магнитными пробками удержание частиц основано на их отражении от областей с сильным магнитным полем. Такая ловушка представляет вакуумный объем, который нужно каким-то образом заполнить плазмой. Плазма может нагреваться внутри самой ловушки или инжектироваться в ловушку уже в готовом состоянии. Прк этом вакуум в камере должен быть порядка 10 мм рт. ст. Предложены также пробочные ловушки с быстро нарастающим магнитным полем, где напряженность поля возрастает до 40 ООО э за 0,5 мсек. [c.363]

Импульсные плазменные центрифуги. Возможность использования центробежных эффектов во вращающейся плазме для разделения изотопов впервые была указана Боневье [3], который работал в области управляемого термоядерного синтеза. На основании многих экспериментов по удержанию плазмы в ловушках со окрещёнными электрическим и магнитным полями было известно, что скорости вращения ионов в таких устройствах достигали несколько километров в секунду. Это существенно превосходило скорости вращения разделяемой газовой смеси в обычных механических центрифугах. [c.326]

К физико-химическим проблемам, имеющим значение для совершенствования методов плазменной выплавки, относятся изучение процессов испарения жидкого металла, поглощения металлом газов из плазмы, поведения примесей металла и его раскисление, характер кристаллизации слитков. В ядерной технике, в термоядерной энергетике необходимо получение и удержание горячей плазмы. Устойчивое движение частиц плазмы в магнитных полях нарушается из-за коллективного характера взаимодействия частиц. Достаточно лишь малого возмущения, чтобы плазма потеряла устойчивость. Таким образом, стабилизация высокотемпературной плазмы является одной из основных задач в области использования атомной энергии. [c.359]

Третий путь получения атомной энергии связан с осуществлением управляемого термоядерного синтеза. В основе термоядерного синтеза лежат процессы взаимодействия предварительно разогретой массы из ядер легких элементов. Так называемое условие зажигания требует, чтобы реагирующие массы порождали энергию, превышающую неизбежные ее потери. Оно обычно выражается через минимальные значения температуры, плотности и времени удержания плазмы. Для осуществления термоядерной реакции необходимо плазму нагреть до температуры около 100 млн. °С. При нагревании молекулы и атомы полностью ионизируются в плазму, состоящую из заряженных ионов. Благодаря этому становится возможным запереть плазму в магнитном поле. [c.80]

С помощью радиоактивных изотопов показано [1310], что в присутствии однородного коаксиального магнитного поля увеличивается скорость испарения пробы из анода и задерживается перенос частиц элементов из прианодной зоны разряда к катоду. Это приводит к существенному увеличению концентрации частиц одре-деляемых элементов в плазме разряда около анода. (Повышенная концентрация паров элементов около электрода с пробой наблюдалась также в работе [103].) При наложении поля достаточно большой напряженности (300—400 гс) в дуге возникают вертикальные циркуляционные токи (рис. 41), способствующие удержанию частиц в дуговом облаке [1223]. При этом эффективная температура плазмы возрастает и максимум ее смещается от оси к периферии разряда [1223]. Все перечисленные явления, а также пространственно-временная стабилизация облака разряда обуславливают наблюдавшийся рост интенсивности атомных и особенно ионных линий, улучшение воспроизводимости испарения пробы и возбуждения спектра. [c.129]

При таких высоких требованиях экспериментальные трудности неизмеримо возрастают. Само по себе проблемой является получение солнечных температур в лабораторных условиях. Правда, в настоящее время можно достичь 100 миллионов градусов, но лишь на доли секунды. Неразрешенными остаются прочие задачи стабильное удержание плазмы при высокой плотности частиц. При температурах в несколько миллионов градусов частицы являются сверхбыстрыми. В доли секунды плазма растекается и снова охлаждается. Ни один земной материал не может существовать при этих температурах и удержать горячую плазму. В Солнечной системе это удается лишь Солнцу в силу его большой массы и размеров гравитация удерживает солнечную плазму в космическом вакууме. Из-за проблемы материала вопрос об удержании плазмы был заранее, казалось бы, обречен на провал. К счастью, удалось найти изящное решение плазму можно удержать мощными магнитными полями. [c.216]

Советским ученым из Института атомной энергии им. И. В. Курчатова удалось получить плазму, занимающую объем в несколько десятков литров, с температурой около 40 10 ° С и плотностью примерно 10 частиц в 1 см . Время удержания плазмы в установке, благодаря использованию магнитного поля сложной геометрической формы, было доведено до сотых долей секунды. [c.51]

Явление сверхпроводимости уже вышло из стен научных лабораторий промышленность выпускает магниты, проволоку, ленты, кабель из сверхпроводящих материалов. Они являются компактными и дешевыми источниками сильных магнитных полей, что особенно важно для передачи электроэнергии на дальние расстояния, создания сверхмощных ускорителей элементарных частиц, удержания термоядерной плазмы. К началу 70-х годов наибольшую критическую температуру порядка 20—21,5° К имели несколько сплавов и соединений (металлидов), что дало возможность применять в криостатах не только жидкий гелий, но и водород. Однако сверхпроводники будут широко использоваться в энергетике больших мощностей и в иных областях техники, [c.38]

Введение. Существуют такие ситуации, в которых возможно удержание заряженных частиц магнитным полем. В 5.2 рассмотрено удержание частиц с помощью дипольного поля, представляющего собой приближенно магнитное поле Земли. Частицы, захваченные магнитным полем Земли, образуют радиационные пояса Ван Аллена. Другое приложение задачи удержания заряженных частиц связано с проблемой управляемого термоядерного синтеза, где горячая плазма большой плотности должна быть физически изолирована от взаимодействия с твердыми поверхностями. Для этого было исследовано большое число магнитных конфигураций мы дадим краткий обзор основных методов удержания плазмы. Для каждой конфигурации имеется ряд вопросов, на которые необходим ответ для того, чтобы установить, будет ли эта конфигурация пригодна для практического удержания данной плазмы [c.240]

Циклотронный резонансный нагрев в однородном магнитном поле. В гл. 4 подробно рассмотрен процесс ускорения частиц до высоких энергий при синхронном движении с бегущим полем. Простейший тип такого синхронного ускорения — резонанс между электромагнитной волной с круговой поляризацией с угловой частотой (О и частицей, вращающейся в постоянном магнитном поле с циклотронной частотой со,. = и. Хотя этот простой тип резонансного нагрева обычно не применяется для плазм из-за отсутствия удержания в однородных полях, рассмотрим его с тем, чтобь. в следующих разделах исследовать нагрев в зеркальных полях. Нагрев однородными полями может иметь некоторое применение при удержании тороидальными полями или в случае, когда имеются очень высокие ускоряющие поля. [c.263]

Основная идея удержания и термоизоляции плазмы с помощью магнитных полей была высказана советскими учеными почти 25 лет назад. [c.121]

Сейчас компактные сверхпроводящие устройства, обеспечивающие сильные магнитные поля, нашли широкое применение прежде всего в научных исследованиях для создания экспериментальных установок, в частности ускорителей заряженных частиц, пузырьковых камер и, наконец, "магнитных ловушек для удержания плазмы в термоядерных исследованиях. [c.267]

Токамак (сокращенное от тороидальная камера с магнитной катушкой ) — это замкнутая магнитная ловушка, имеющая форму тора, предназначенная для создания и удержания высокотемпературной плазмы. Для дополнительного ее нагрева используются переменные электромагнитные поля и инжекция быстрых нейтральных атомов. [c.81]

Тогда согласно условию равновесия плазмы (33.10) в направлении нарастания магнитного ноля спадает давление плазмы, а нри однородной температуре спадает плотность плазмы. Поэтому имеется возможность удержания плазмм с помощью магнитного поля. [c.121]

Поле симметричной магнитной ловушки в средней плоскости уменьшается с расстоянием от оси, что приводит к неустойчивости, заключающейся в том, что плазма движется в область более слабого поля с помощью перестановки линий поля [51]. Тороидальные поля также подвержены этой неустойчивости, но они стабильны в приближении бесконечной проводимости плазмы, что обусловлено сдвигом магнитных силовых линий. Однако они не будут стабильны, если сопротивление плазмы конечно [23]. Устойчивое равновесие может быть достигнуто при удержании плазмы в области, в которой магнитное поле всюду возрастает.с расстоянием. Такое магнитное поле полоидального вида с остроугольной геометрией [65], называемое каспом, может быть образовано изменением направлени я тока в одной из обмоток магнитного зеркала, что приводит к аксиальносимметричному каспу (рис. 5.8, в). Четыре прямых проводника (направления токов показаны на рис. 5.8, г) образуют двумерный касп, эквивалентный магнитному квадруполю (см. 3.3). Вследствие симметрии магнитное поле в центре каспа равно нулю, что ведет к нарушению условий адиабатичности (5.1) и, следовательно, к не- [c.242]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология