Термоядерная установка

.03.81,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ПИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) ТЕРМОЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА,содержащая вакуумную камеру, средство для создания плазмы и магнитнуюсистему в виде винтового тороидапьного соленоида, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью улучшенияудержания плазмы, в магнитную систему дополнительно введена система чередующихся по направлению тока винтовых обмоток с числом периодов намот-ки, превышающим число периодов винтового тороидального соленоида.15 Изобретение относится к области термоядерного синтеза и может быть использовано при разработке установок управляемого термоядерного синтеза.Известна термоядерная установка стеллараторного типа с трехмерной осью, содержащая вакуумную камеру, средства создания и поддержания в 10 ней плазмы, а также магнитную систему. Установка содержит восьмипериодный винтовой соленоид, смонтированный на вакуумной .камере, образованный шестью тороидальными секторами различной кривизны, Катушки соленоида закреплены на вакуумной камере,Недостатком такого решения является то, что в качестве элемента, определяющего взаимное расположение 20 катушек соленоида, используется вакуумная камера, .которая из-за своей сложности пространственной конфигурации на позволяет выдерживать расчетную ориентацию витков соленоида. 25 Это снижает технологичность изготовления и сборки установки, усложняет юстировку катушек соленоида.Наиболее близкой к предлагаемой является термоядерная установка, со- ЗО держащая вакуумную камеру, средство для создания плазмы и магнитнуюФ систему в виде винтового тороидального соленоида, совокупность разъемных бандажей, обеспечивающих крепление магнитной системы к силовому каркасу, и средства для создания плазНедостатком известного решения является то, что данная магнитная конфигурация не обладает широм (перекрещенностью магнитных силовых линий), что ухудшает свойства устойчивости и удержания плазмы.Целью изобретения является улуч шение удержания плазмы (повышение значения ремени удержания энергии Т )Поставленная цель достигается тем, что в известную термоядерную установку содержащую Вакуумную камеру 5 О средства создания плазмы и магнитную систему в виде тороидвльного винтового соленоида, дополнительно введена система чередующихся по направлению тока винтовых обмоток с числом периодовнамотки, превышающим число периодов тороидального винтового соленоида, Винтовые обмотки размещены внутри обмоток продольного поля и состоят из проводников,расположенных по окружности вокругоси винтового тороидального соленоида и независимо прикрепленных к разрезному кольцу, которое своим выступом фиксируется в пазе катушки винтового тороидального соленоида. Созданный с помощью винтовых полей шир существенно улучшает удерживающие свойства стелларатора, поскольку с широмсвязан очень сильный линейный поэффект самостабилизации плазмы.я - это отношение газокинетического давления плазмы к магнитномудавлению.На фиг,1 изображена установка,на фиг.2 - винтовой тороидальный соленоид; на фиг.З - разрез А-А нафиг,2,Установка содержит винтовой тороидальный соленоид 1, закрепленный наопорном элементе 2, силовые опоры 3,систему винтовых обмоток 4, вакуумную камеру 5 со средствами откачкии устройства 6 для нагрева плазмы.Винтовой тороидальный соленоидсостоит из разъемных одновинтовыхкатушек (фиг.2). Внутренняя к опорному элементу половинка бандажа 7фиксирует внутреннюю часть проводника 8 и прикрепляется к опорному элементу 2, Внешняя половинка бандажа9 фиксирует соответственно внешнийпроводник 10 и т,д, Соединение внешнего и внутреннего проводников осу- .ществляется болтами 11 с опорнойшайбой 12 и шпильками 13, Во внутренний паз проводников 8,10 вставленоразъемное кольцо 9 с пазами для проводников винтовых обмоток 4 и фиксируется двумя выступами от азимутального проворота относительно проводников 8,10, Винтовые проводникиприжимаются составным кольцом 14и защищенным кольцом 15, прикрепляемым к разъемному кольцу 16 винтами17. Половинки бандажа 7,9, разъемные,составные кольца 16,14 выполнены издуралюминия и подвергнуты глубокомуанодированию для создания на поверхности изолирующего слоя.На фиг,З показано соединениевитков винтового соленоида и система противотока, Катушки соленоидасоединяются между собой перемычками18. Перемычки, как и место присоединения их к проводникам 8 и 10, охватываются двумя шинами противотока97105ного нагрева плазмы(ВЧ генераторыи инжекторы нейтральных частиц),Далее происходит удержание высокотемпературной плазмы.5В связи с тем, что установка имеет конфигурацию магнитного поля,благоприятную для удержания термоя-дерной плазмы без пропускания токовв самой плазме, и удерживающие поля,достаточные для применения бестоковых методов нагрева, она должна обеспечить стабильное удержание плазмывысокого давления 1 = 0,2-0,3, Крометого, возникающий при включении винтовых полей шир существенно улучшает. удерживающие свойстваустановки,поскольку с широм связан очень сильный,линейный по р эффект самостабилизации плазмы.В качестве конкретного вариантаустановки выбран шестипериодный винтовой тор, для которого оптимальнойявляется трехзаходная дополнительнаявинтовая обмотка с числом периодовв=12, при меньшем в уменьшается кручение и шир, а следовательно, и устойчивость плазмы. При аспектовом отношении отношении большого радиусатора к малому), равном 3,33.,, значение вира составляет 5=-2,1, величина вращательного преобразования напериоде=4,15, расчетное значение р =20-303,3 1 О19 для пропускания тока, равного повеличине, но противоположного понаправлению току, текущему в перемычках. Шины противотока, равно каквыводы внутренней и внешней половинокразъемного витка продольного поля,разделены изолирующими прокладками20,21.Сборка установки осуществляетсяследующим образом,На силовом каркасе закрепляютсявнутренние половинки бандажей 7 с плоскими основаниямии соответствующиеполовинки катушеквинтового соленоида. Врезультате получается винтовой желоб.Б соответствующие продольные и поперечные пазы витка вставляется внутренняя половинка разъемного кольца16, в скошенные пазы которого укладываются проводники винтовых обмоток4, Затем эти проводники прикрываютсясоставным кольцом 14 и защитным коль:цом 15, которые прикрепляются кразъемному кольцу 16 винтами 17.Верхняя половинка разъемного кольцанадевается на соответствующие винтовые проводники и прикрепляется ксоставному кольцу 14, Затем надевается внешняя половинка катушки проводника 10 продольного поля с бандажом 9 и прикрепляется к внутреннейполовинке бандажа 7 болтами 22,23.В последнюю очередь катушки соединяются между собой перемычками исобирается система противотока.Установка работает следующим образом.После приготовления рабочей смеси газов в вакуумной камере соленоид,продольного поля подключается к источнику питания, К двум парам винтовых проводников, расположенньпа диаметрально, подключается конденсаторная батарея с энергозапасом, достаточным для ионизации газа и предварительного нагрева плазмы до 100 эВпосредством вихревого электрического поля, возникающего вдоль оси.Одновременно в соленоиде продольного поля повьппается магнитное поледо уровня удерживающего, В этот мо- .;мент включается система дополнитель 35Преимущество предлагаемого изобретения заключается в следующем.Применение дополнительных винтовыхобмоток с периодом намотки, большим, аочем период винтового тороидальногосоленоида продольного магнитного поля, позволяет создать магнитную конфигурацию с большим значением шира,что существенно улучшает удерживающие свойства магнитной ловушки, 45Технико-экономические преимущест-ва предлагаемого изобретения заключаются в следующем, Изобретение позволяет улучшить удерживающие свойст-.ва магнитной ловушки с трехмерной 50пространственной осью, повыситьи, следовательно, увеличить выходтермоядерной реакции..г Техред М.Моргентал . дактор С.Титова оши ректо аказ 3610/1 Тираж 394 Подписи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5