Термоядерная установка

Изобретение относится к физике плаз- ревод магнитной трубки может оказатьсямы и управляющему синтезу, может быть недостаточно плавнымиспользовано при разработке термоядер- .: Целью изобретения является упрощеных установок и является дополнительнымние процесса юстировки и более плавной к авт, св. М 1499565.,: . 5 к 6 рректировки магнитного поля. В прототиИзвестна термоядерная установка стел- пе корректировка магнитного поля осущестлараторного типа, имеющая магнитную си- вляется двумя корректирующими стему в виде замкнутого пространственйбгбэлементаМи (КЭ), а в предложенном технисоленоида в форме восьмерки, составлен-: ческом решении - одйим КЗ, так как он ную из четырех полуторов одинаковой кри имеет возможность вращения вокруг оси визны, , .:;- : ,": . магнитной системы и, кроме того, скрещенНедостатком этого устройства вселяется" ные витки охватывают соленоид, не нарушато, что все 64 катушки магнйтной системь " .ют однбродности его магнитного поля и жестко закреплены в массивных кольцах из осуществляют более плавную корреляциютекстолита и поэтому исключаетсявсякая 15 йоля,"чем в-прототипе. предложенное уствозможность регулировки из полЬженйяройство КЗ может бйть применено в широдля исг 1 равления ориентации катуаеК;. ".;.:"ком слассе термоядерных установок (ТЯУ)Ближайшим техническим реаениеМ яе". уже существующих, поскольку для ее ис- а" -ляется устройство, которое осущеСтвляет - пользования не требуется никаких конст- корректировку"магнитного поля а"торрой руктиеных изменений в устройстве дальном солейоиде посредотвом разнесей-магнитных систем ТЯУ.ных друг от друга групп корректйруюЩих : Сущность изобретения заключается всоленоидов, содержащих йодва" электриче-. " том -что в устройстве для корректировкиских изолированных соленоида; имеющих , магйигногополя втермоядернойустановке, центр, лежащий на оси тороидальной маг состоящейиз разнесенных друг от друга по нитной системы; причем лййий пересечения . бси установки двух групп корректирующих плоскостей соленоидов каждой группы йер-" .: соленоидов, корректирующий элемент вы- ПЕНДИКУЛЯРНЫ ДРУГ ДРУГУ И ОСИ ОСНОВНОГО ."ПОЛНЕН В ВИДЕ СкРЕЩенных и взаимно изосоленоида, ". . ,: .,-, : лированных витков, охватывающих,Известноерешение имеет ряд недо- М основной Соленоид и размещаемых так, чтостатков. Во-первых, рвгулирОвку ориент-,йх Центры расположены на линии пересечении двух - Скрещенйыхвитков: - "нйя плОскостей витков пересекающей ось корректирующих соленбидов; входящих а .:.: : магнитной системы перпендикулярно к этой общую магйитную систему, осущесталять : оси"с возможностью вращения вокруг этой трудно, так как пределы угловых перемеи 4 е- З 5 оси йа угол ф,Оф 2 л а угол О между нийсоленоидоввесьмаограййченыипоэто" . йересЕкающимися витками одинаково отму регулировка может быть неполной;,: ; клоненными от плоскости, делящей угол О Во-вторых, сама система, обеспечивающая"; ,:." пополам, определяется соотношениями эти перемещения", является сложнйм меха-:.:,.:Хнизмом, В-третьих этот механизмдолжен 40:.:,.".:,;. 0=2И 1быть очень прочным, поскольку магнитная : где Х - результирующее смещение магнит- система установки испытывает большие ме-:ной оси, причем направление этого смещеханические и Динамйческие нагрузки. Тех.- ния задается углом ф;ническое решение последних двух йроблеМ, - .:. и - расстояние между витками основноосложняется тем; что, как указано выше, 46 госоленоида;Место для размещенияЮстировочйого Ме- :. . И и 2 - токи в пересекающихся виткахханизма ограничено, Соответственно ука- : равны и противонаправлены;занный -мехайиэмдблжен бы 1 ь .:.-ток.в основном соленоиде,компактным, чт 6; Может нанести ущерб:.," Для оценки случайного сдвига магнитпрбчностным качеСтвам корректировбчногО 50 Ной силовой линии, создаваемого одним соустройства, Накойец, еще бдин Кач 6 Ствен-" леноидом ( Ьх 1), можно использовать ный недосгаток прототипа: поскольку Об-формулуласть переводамагнитной силовой трубки : :.паиа новый уровень определяется радиусоМ .:х 2 Ювитков корректирующих соленоидов, кото Р где и - расстояние между дискретными сорый в прототипе фиксирован (он равен ра-леноидами;диусу витков соленоида основного . а-угловоесмещениесоленоигэ, магнитного поля), то в случае относительно тогда полное смещение силовой линии, соуэкого витка соленоида основного поля м- здаваемое тороидальной магнитной .систеф 22 мой. состоящей из Й соленоидов, запишет-Условие 1211 необходимодля того, чтося в виде бы на оси соленоида не возникало магнит,д ."а 1-(2)ной пробки или минимума В, В частности,2"Й.при а- -аиз (6) следует формула для где 1 - длина тора по осевой линии; 5 смещения приосевых магнитных линий:а -среднееугловоеотклонениеодного х ю 1 - х 1=0,0=2 а 1, (7) соленоида. - х- -- а,7При наличии среди М соленоидов, уста-- фг- ф новленных со средней угловой ошибкой а где 0- угол между плоскостями, , одного соленоида с регулируемым йакло Следовательно, можно регулировать ном можно скомпенсировать уход магнит- смещение Ь либо с помощью изменения ной силовой оси от расчетного положения,: токов 1, 1 г = - 1 ь, либо изменением угла расзадав соответствующий угол наклона а ре- твора Олибо и тем и другим способом вмегулируемого соленоида, причем величина сте. , этого угла оценивается соотношенйеМ1 В случае поворота корректирующегоа = фГаР) элемента(КЭ) на угол ф относительно, осиСдвиги центров соленоидов по радиусу - соленоида иэ формулы (7) следует соотнои оси тора незначительно влияют на сбой шение для смещений магнитйой оси пермагнитной силовой линии по сравнению с пендикулярноосисолейойда угловыми смещениями.. 20Смещение магнитной. силовой оси, со О 1 1 Ь 0 здаваемое одним тонким витком, в первьм ф=-уГсоФ 1- - р -э 1 п Ф (8) приближении можно записать в виде Из расчетов следуют уйловйя соотношебх 1 Ьа 1 - 3/2 ния токов 11/1 и угол раствора витков сБ 7 а (1+ )0 КЗ:О Ю 1:1:О 00,2. при выполненииэтих условйй магнитйое поле мало воэмущапри х=0, ц- О, где -- относительное етсявиткамивприосевоймэгнитнойтрубке 22радиуса - , Выбор а 1 ограничивается как смещение магнитной силовой оси; й 1 - -. 2конструктивными условиями (витки КЭ долотносительная координата оси, а радиус-: жны охватыватьь витки основнго соленои- витка соленоида. Интегрируя Это уравйение, получают зависимость:да), так и условием а 1 , где йр - радиусЬ ц 1+3/2) кривизны магнитной оси вблизи центра КЭ), хф)= 2 а (1 +3) . обеспечивающим малость возмущений от каждого витка КЗ на участки приосевой маг-нитной силовой трубки. удаленные от цейтх 11 л 1 ф" 4 а, х 11 ц-ф+ф.,ра КЗ, по сравнению с совместнымвлиянием витков КЗ, создающим смещение 4 а40 магнитной. силовой линии согласно формулеАналогично для случая двух дополни- Р) . тельных по отношению к исходному солидно- Изобретение поясняется чертежм, где .иду колец радиуса а, с одним и тем )ке представлен. КЗ, который состоит иэ двух центром, с осями, отклоненными плоскостя пересекающихся витков 1 и 2, охватываюми (х, г) от плоскости, перпендикулярной к щих основной соленоид 3 и находящихся на Оси соленоида, на углы а 1 и а 2 и с токами одной оси 4. Посредством оси 4 витки 1 и 2 1, 12 - 11, можно получить зависимость хф) в .соединяются с кольцомб, которое размещается в пазу опоры 6 и болтом 7 фиксируется виде 0. в опоре 6. болт 8 прикрепляют опору 6 к основанию 9 установки. Витки 1 и 2 пересекаются под углом 0 и имеют угловой сдвиг, равныйотносительно координатной оси0Х, которая лежит в плоскости кольца 5.11 Ь . 1 Ь 5 Корректировку положенияв магнитной х 1= - -(а -а),х 1=(а д) оси вмагнитной системе плазменной ловушки производят следующей последова+ ф тельностью операций. Сначалаопределяется погрешность в положении диСКРЕТНЫХ СОЛЕЙОИдОВ ИЛИ МаГНИтНОЙ ОСИ Ка- ГО ВИттКа 4 ЛЯ раэ Ы"я разных значений угла азимуотносительно осиким-либо известным способом, напримертального поворота т КЭ тизмерением напряженности поляв солено-1-го витка, составили в условиях, когда, соИдЕ 3, ЗаТЕМ ПО НайдЕННйМ ОтКЛОНЕНИЯМе ИГЛаейО фсрМуЛЕ (7), дОЛжНО бЫЛО бЫтЬ:задаснтноему углу О раствора витков КЭ Рас ЬЯ = 0,1 отн.ед. Созфчетным путем подбирают отсношение 11/ и 6=0,1 отн.ед.отн.ед. з п,дляугловвеличину углаф азимутальйого поворотаю,д;Зл; Ьх,Ьт,витков КЭ. Окончательная корректйровка ф Ф 2 Г"сГ 2сГдоводится итеративным способом по фор- . соответственно: ЛЯ,0924, 0,0652-0,03 мулеизьенениемтоков 1 и УглОвф и О. 10 0,0656, - 0,0926 - 0,0657, - 0,03, 0,0653Изобретение Иллюстрйруе 1 ся следуюя=:отн,ед. ЬЕ=2 10, 0,0687, 0,0974, 0,0684,щиМ приметром сйетной модели ТброисдалЬ 10 , - 0,0685, - 0,0969, - 0,0686.НОГО СОЛЕтНОИда,: ПЕПВОНацаЛЬНО"д , ральйб . Таким Обрарбм погрешность относительноСОСТлаяатаЕГО ЙЗФ бЕСКОНЕЧНО тайМОтГО КОЛЬ-,. фсрМуЛЫ (7) ОКаЗ8-4,ы ) оказалась менее 8;4, йри этомца, с соотношением - =0,4 радиус сОленОи- . смещении ЬЯ иЬ в плоскостях Разных,. :, 15витков основйого соленоида Отличалйсь наа41: .;;.: .л.:-.".-": "величину 104 отн.ед, Соответственно пе 2 л ,., - ", ., , ":4:;," ":ремещается и магнитная трубка; охватыва"орректируюнщлий эелеменмт модеслиРо- - " .- ющаямагнитную связь, причемвался двумя Допоялнителмьнь 1 миткоЛЬЦамни с 20 деформациисечен я брадиусом а 1"1,2 а, Центры которых находиотносйтельно большом р д у, ном,ЛМСЬ В ПЛОСКОСТИ ВитКа тонрОИдаЛЬНОГО СОЛЕ-,аа и сом ",тельно ольшом ее радиусе, авном,ноида: на, :Расстоянии "0,1 а. в . 2, Так,для четырехсиловыхлиний, прохопротивоположные стороны От геометтРитЧе-дящих в плоскости 1-говитка через точки сской тороидальной оси, угол О 0,2 задавал ,; . , а , а, акбонРЯДиенатнами (Я,я):(Я+ 2, О), (Ят, - ); (Йт СЯ ОтткдбйвтНИУЯМИ й ЕДИНтИЧНЬХВтЕМтотРОУВтосеГ".1 айолтйтмьиых витков, перпендику-; ., О); (Ят, - ) смещени(Ь Я, Ь); например,а"лярйымси к ".орои",альнойОси с ц =01при ф =0 составйло: (0,1052, -2 10"4),ЗО (О,О 922, О,аО 42), (О,0782, -1,2 10-, (0,0914,Соглесно Формуле(7) Ьй= те: лррнт," -00041),те.смещеннямапоотяеоняютсяотследующего из формулы (7) прогноза (О, 1,а - -10 отн.ед., - =0,4; 31=юг=0,25, а 1 = - =ОА : 0). Также малы Отклонения поведения силосмещяейире Ь х пруиосевь хя магнитййх Сило- Э 5: вь:х лситнийт магнитной трубки радиуса а отвцмхлйнйй, СОссздаваемоеКЗ на пойном оебхо-;: :. дЕ ТОра: (НанрИМЕср, В ПЛОС Ости 1 Г ПРЕдСКаэаНИйПОФОРМУЛЕ(7) ИдЛя ВСЕХдруВИТКа), дОЛжНО ОСТаВнятоЬ ЕЛн.Ч,1 нятГИХ УГЛОВ ф (ВСЕГО раССЧИТЫВаЛОСЬ 8 СИЛОЬ=0,2 0,1 4=0,1 уотн.ед",",.",т" вых лйний, каждая при 8 значениях угла 1 рРасчетпроизводиялся по пртограммт е, оп. 40 (Указанлных айше). Эти данные показали, чтоределяющей магнитное поле Одного ,ольцб " "ОРРекциея маГнитной оси указанным уст-по формуле с полными эллиптическиМИ ин ройством мало деформирует структурумагтегйаламй К и Е сотносительной 1 очностыо нитных силовых линий в соленоиде.,10 и ПРослежйвйощней магнитную Сил Переход силовой линий с Одного уровня наВУЮЛИНйЮПОМнЕтОдуРУНГЕ-КуттаоабСОЛЮТ тВРУГОЙ ПРОИСХОдИГ В ОСНОВНОМ В ОбЛаСтИ ной ошибкой на полом Обхо е вблизи КЭ Размером порядка радиуса а 145 второидального соленоида, не превышаю- олец КЭ, как и видно из формулы (6), при.колщей 5 10 отн.ед., т.е. 5 10 5 а, результа Чем поперечное магнитное поле, создаваеты расчета йоказалия, что даже дл мое КЭ, мало влияет на абсолютноесущественногоотклоненияотслучая бес О- еличну (В) вектора полного магнитногонечно прямолинейного соленоида,я кото- оля в приосевой области при расчетах от- .50 поля вРого выведена формула р). а именно пр носительные оклонения (В) вносимые КЭ,отчошении Ятома 2,61, где Я - радиус ге - . Ставляли примерно 6 10 . Это свойство4 метрической оси тора, точность выполнения предлагаемого УстРойства для коррекции (7) остается достаточно высокой для итер - магнитной оси позволяет применить.его ватйвногопроцесса корректЙровки магнитной системах с пРостранственной осью, в котооси с помощью предлагаемой схЕмЫ коррек Рых характерная длина, на которой сущесттировки. Рассчитанные программой значе венно сказывается кручение оси, больше ния смещений ЬЯ и Ь Я для магнитной Радиуса а 1,колец КЭсиловой линии, проходящей через центр 1170281010 М 1499565, кл. 6 21 В 1/00, 1987,(56) Авторское свидетельство СССР Составитель Г.ШергинРедактор Т.Лошкарева Техред М,моргентал: Корректор, Н люкова . Заказ 3193 Тираж - . ".Подписное,Ъфо Рмула из обр.ете н ия,ля, коРРектирующий элемент выполнен в5 виде двух скрещенных и взаимно йзблироТЕРМОЯДЕРИАя УСТАНОВКА по авт. ваннйх токопроводящих витков, охватывасв. й 1499565, отличающаяся тем, что, с ющих основйой торойдальный соленоид .целью упрощения процесса юстировки и магнитной системы с возможностью браболее плавной коррекции магнитного по- щения вокругоси соленоида.Ф