Многощелевая магнитная ловушка

УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМ,Ф С(56) Азовский Ю,С. и др. Исследова-ние однощелевой электромагнитной ловушки "Юпитер 1 И" .физика. Плазмы.1980, т. 6, В 2, с. 256-263.Авторское свидетельство СССР В 414952, кл, Н 05 Н, опублик.05.05.74.(54)(57) МНОГОЩЕЛЕВАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЛОВУШКА, состоящая из вакуумной камеры с размещенными в ней кольцевыми проводниками, равномерно охватывающими объем удержания плазмы,причем соседние проводники встречноподключены к источнику тока, образуямагнитные щели, в которых размещеныэлектроды, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повьппения среднейэнергии ионов, каждый из проводников снабжен заземленным экраном,поверхность которого совпадает сграничной магнитной поверхностью,причем края соседних экранов закреплены в щелях между проводникамипо разные стороны медианных плоскостей щелей.50 55 Изобретение относится к физике плазмы и проблеме управляемого термоядерного синтеза и может быть использовано для создания и удержания высокотемпературной плазмы.Известна электромагнитная ловушка, удерживающее магнитное поле которой образовано двумя встречно- включенными соленоидами, а магнитные щели закрыты заряженными электродами, Инжектированные в ловушку электроны ионизируют рабочий газ в ловушке, создают в ее центре отрицательный объемный"заряд, электрическое поле которого ускоряет образованные ионизацией газа ионы к центру ловушки и препятствует их выходу поперек магнитного поля. Однако в однощелевых электромагнитных ловушках лишь малая область внутри объема удержания свободна от магнитного поля, и ионы, ускоряясь к центру, захватываются магнитным полем и не успевают набрать максимально возможную энергию. Это заметно ограничивает среднюю энергию ионов до величины - 50 эВ при запирающем магнитные щели потенциале Ц = = -4 кВ) в электромагнитной ловушке. Наиболее близкой к предложенной ловушке является многощелевая электромагнитная ловушка, состоящая из вакуумной камеры с размещенньпфн в ней кольцевыми проводниками, равномерно охватывающими объем удержания плазмы, причем соседние проводники встречно подключены к источнику то" ка, образуя магнитные щели,. в которых размещены электроды.Удерживающее магнитное поле создают пропусканием встречно направленных параллельных токов по четному числу проводников, расположенных по образующим цилиндрической или тороидальной поверхности либо коаксиально ей. Такие многощелевые ловушки имеют, сравнительно с однощелевой, больший объем удержания плазмы, т.е. область, свободную от магнитного поля, что позволяет ускоренному полем иону набрать энергию, соответствующую разности потенциалов центра плазмы и места образования иона. Однако на величине, приобретаемой ионом энергии, существенно сказывается пространственное распределение ускоряющего ионы потенииала в объеме удержания 5 1 О 15 70 25 30 35 40 и за его границами, Отрицательныйпотенциал, установившийся в центреловушки, плавно спадает к перифериипричем основной спад его (около 807)приходится на область, лежащую внеобъема удержания и простирающуюсядо ближайшей защемленной поверхности,Таким образом, несмотря на существование обширной области внутриобъема удержания, свободной от магнитного поля, величина среднейэнергии ионов не достигает максимально возможной величины, что связано с распространением потенциала,ускоряющего ионы, в область, лежащую вне объема удержания,Целью изобретения является увеличение средней энергии ионов вэлектромагнитной ловушке.Это достигается тем, что в электромагнитной ловушке, содержащей вакуумную камеру с размещенными в нейкольцевыми проводниками, равномерноохватывающими объем удержания плазмы, причем соседние проводникивстречно подключены к источнику тока,образуя магнитные щели, в которыхразмещены электроды, каждый из проводников снабжен заземленным экраном, поверхность которого совпадаетс граничной магнитной поверхностью,причем края соседних экранов закреплены в щелях между проводниками поразные стороны медианных плоскостейщелей.На фиг. 1 изображена предлагаемая электромагнитная ловушка дляудержания и нагрева плазмы с аксиальной симметрией, продольное сечение на фиг, 2 - то же, с транзи- .тивной симметрией, поперечное сечение. В. вакуумной камере 1 расположены встречно подключенные к источнику тока проводники 2, равномерно охватывающие объем удержания плазмы. Иежду проводниками, с внешней стороны ограниченного ими объема,расположены электроды 3, закрывающие магнитные щели ловушки, Каждыйиз проводников 2 снабжен заземленным экраном 4 гиперболической формы, соответствующей форме магнитных поверхностей, причем края соседнихэкранов закреплены в щелях между проводниками по разные сторонымедианных плоскостей щелей.1175342 Техред М.Пароцай КорректоР М.Максимиши едактор Ю.Юрк аказ 65 Подписноеного комитета СССРений и открытийаушская наб д, 4 Патент , г. Ужгород ул. Проектная,лиал Устройство работает следующимобразом. После достижения необходимого вакуума в вакуумной камере 1 по проводникам 2 пропускают токи для создания удерживающего магнитного поля, причем направления токов в любых двух соседних проводниках противоположны. На электроды 3 подают высокий отрицательный потенциал. После включения, инжектора электронов (не показан) инжектируемые электроны накапливаются в ловушке, образуя в центре ее высокий, относительно расположенных вблизи границы плазмы заземленных экранов 4, отрицательный потенциал, Ионы, появляющиеся в ре-. зультате ионизации рабочего газа, ускоряются этим потенциалом в центральную область объема удержания, Граница плазмы определяется краней ,магнитной поверхностью, еще йересекающей заземленный экран. Устройство,Тираж 767 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 13035, Москва, Ж,,будет работать наиболее эффективно,если внешняя поверхность экранабудет вся совпадать с выбранной магнитной поверхностью, которая в этомслучае и будет граничной, т,е, определяющей границу плазмы. Размещение защемленного экрана вблизи границы удержания плазмы, позволяетсоздать разность потенциалов между 10 центральной и периферийной областьюудерживаемой в ловушке плазмы пбрядка 1000 В вместо зарегистрированных сейчас экспериментально 200 -250 В. Это в свою очередь приведет 15 к более эФфективному ускорениюионов, образованных в процессеионизации и, следовательно, возрас,танию их средней энергии. При разных пространственных распределениях20 плотности электронов и потенциалав плазме величина средней энергииионов будет достигать 150-250 эВ,т.е. в 3-5 раз больше по сравнениюс прототипом.