Способ стабилизации резистивной винтовой неустойчивости плазмы

)4 Н 05 Н 1/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 4223 (22) 28.01 (46) 15.0 (72) А.Г. (53) 533. а 1, нБсаЬ 111 кап 1 Мойея 1 п Тосегя ч. 38,вие Из обрет ву элект ротекаю ии, создаваемых ток лаэм гии, а имени термоядерной Цел ние ние изобретения являетсяФфективности способа ио применимости такженотонного проФиля плолазме,повы расшиа слуиспользовано трого термоядерного синте нос аи нем тока вНа ф замкнутльным аженьэлемемы системы тыТокаг. 1 и альной инци овых л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) А.Н.11 аяяег есс 1 оп оГ Кея 1 яс 1 че К 1Кашами, Рпуя. Кеч 1.ес1977, У 5, р. 234.Аликаев В.В. и др. Влияние ЭЦР- нагрева на МГД-активность плазмы на установке "Токамак", Письма в ЖЭТФ. Т. 40, В. 10, 1984, с. 321, (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ РЕЗИСТИВНОЙ ВИНТОВОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ПЛАЗМЫ (57) Изобретение относится к производству электрической или тепловой энергии, а именно к технике управляемой термоядерной реакции, и может быть использовано в установках управляемого термоядерного синтеза, построенных по принципу токамака. Целью ивобретения является повышение эффективности способа и расширение его применимости также на случаи немонотонного профиля плотности тока в плазме. При стабилизации вине относится к производеской или тепловой энерк технике управляемой реакцией, и может быть в установках управляеенных по принципу токамак магнитной ловушки с враща преобразованием магнитных 2товой резистивной неустойчивости в токамаке вблизи магнитной поверхности определяют градиент запаса устойчивости и =Ч 1/41/2 Рр д 1, где Ь и В - тородиальная и полоидальнаяЭкомпоненты индукции магнитного поля на магнитной поверхности, Э - расстояние от точки на контуре Й 1, по которому ведется интегрирование, до главной оси тора, Осуществляют локальное профилирование плотности тока вблизи магнитной поверхности возбуждением локального постоянного стабилизирующего тока, направление которого совпадает с направлением основного тока в плазме при и ) 0 и сЖ противоположно ему при и ( О. Возбуждение стабилизирующего тока осуществляют бегущей альфвеновской волной кручения, частота и пространственный С период которой посредством внешних возбуждающих контуров задаются услом локального альфвеновского резонанса, определяемым равенством фазовой скорости волы и альфвеновской скорости в плазме на выбранной магнитной поверхности. 3 ил3 150131мак"; на фиг. 2 и 3 - кривые, характеризующие особеццости способастабилизации реэистивцой винтовой неустойчивости плазмы.5Плазма 1 удерживается магнитнойсистемой Токомак, которая формирует плазменную тороидальную конфигурацию с малым диаметром 2 а ибольшим диаметром 2 К (фиг.1). На 10фиг. 1 показаны; катушка 2, создающаямагнитное поле; контуры 3 и 4 высокой частоты, возбуждающие стабилизирующие токи. Наличие двух высокочастотных контуров позволяет одновременцо стабилизировать тирингтодывблизи магнитных поверхностей. ВЧконтуры помещают внутри тороидальнойкамеры (не изображена), если последняя проводящая. Основной ток в плазме возбуждается индуктором 5.На фиг. 2 в относительных единицахприведены радиальные распределениязапаса устойчивости г 1 (кривая 6) иплотности тока ) (кривая 7), причем 25максимальное значение тока;с 1 - значение Ч ца границе плазмы,На оси абсцисс отложены, относительные значения радиуса (а - радиусграницы плазмы). Пунктиром пок-зацы 30стабилизирующие добавки тока с относительной величиной 57. от максимальной плотности тока. Отрезком, параллельцым оси абсцисс, показан уровень,пересечение которого с кривой 6задает положение рациональных магнитных поверхностей.На фиг. 3 приведены в относительных единицах ицкременты 3 реэистивцойвинтовой неустойчивости с модой 40ш/и = 2/1 для распределения плотности ток;, показанного кривой 7 нафиг. 2 в зависимости от запаса устойчивость на границе плазмы с круговымсечением, Кривая 8 (фиг.3) соответствует реэистивцой винтовой неустойчивости на рациональной магнитнойповерхности с меньшим, а кривая 9 сбольшим радиусами. Пунктиром показаны инкремецти при наличии стабилизирующих добавок тока, приведенных на50фиг. 1, Инкременты могут быть сведены к нулю,В качестве конкретного примерарассмотрим применение предлагаемого способа для параметров "ТокамакИНТОР": К = 4,9 м; а = 1,2 м, ток вплазме 1 = 8 МА; запас устойчивостина границе о =, 2,4; средняя температур ионов ( Т; ) .= 10 кэВ, средняя20 плотцосте ионов ( и, ) = 1,4 1 О м магнитная индукция ца оси В, = 5,5 Т, распределения плотности и температуры плазмы по радиусу монотонно спадающие.В качестве первого действия определяем профиль и соответственно градиент о посредством измерения фарадеевского вращения плоскости поляризации проходяшего через плазму моно- хроматического света,. создаваемого лазерным источником, при одновременном измерении электронной плотности плазмы. Эти данные позволяют определит полоидальцый компонент магцитцогс поля, а затем профиль о и его градиенты.Наиболее опасной модой тирннгцеустойчнвости является мода ш = 2; п = 1. Поэтому в качестве примера рассмотрим стабилизацию этой моди неустойчивости.Если, например, определено, что в области магнитной поверхности с Ч .= 2, где возможно развитие тирицгнеустойчивости ш = 2, и = 1, градиент положителен, то выбираем направление бег,щей волны, создаваемой БЧ-контуром, таким, чтобы стабилизирующий ок в пла .ме совпадал с направлением основного тока.Стабилизирующий ток 1 вблизи магнитной поверхности с с 1 = 2 прит вецчо йлотцость стабилизирующей добавки тока и максимальная плотность основного тока в плазме) и шприца зоны локализации Ь 0,05 а (а - радиус плазмы) оцениваются для приведенных параметров ИНТОРА величиной 1 = 15-20 кА; а частота ВЧ-поляго -з(при й; - 1.10 м в области локализации стабилизирующего тока) равна 3,3 МГц и 0,75 МГц при волновых числах ВЧ-контура М = 3, И = 12 и М = 2, 11 = 2 соответствецно.Использование предлагаемого способа стабилизации неустойчивости позволяет эффективно стабилизировать и предотвращать резистивные винтовые неустойчивости при любых, в том числе и цемоцотонных, профилях запаса устойчивости. Формула и э обретения Способ стабилизации резистивцой винтовой неустойчивости плаэлги в5 1 токамаке, включающий локальное профилирование плотности тока вблизи тороидальной магнитной поверхности, в окрестности которой возможно развитие данной моды неустойчивости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности способа и расширения его применимости также на случаи немонотонного профиля плотности тока в плазме, определяют знак градиента запаса устойчивости в области стабилизации н возбуждают локальный постоянный стабилизирующий ток, направление которого совпадает 501311с направлением тока в плазме приположительном градиенте запаса устойчивости в области стабилизации ипротивоположно ему при отрицательномградиенте запаса устойчивости, причем возбуждение стабилизирующеготока осуществляют бегущей альфвеновской волной кручения, частота и 1 О пространственный период которой задаются условием локального альфвеновского резонанса, определяемым равенством фаэовой скорости волны и альфвеновской скорости в плазме на выбран ной магнитной поверхности.о комитета Москва, изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР5, Раушская наб., д. 4/5