Техника получения и нагрева плазмы

Джоулев нагрев плазмы и индукторы. Основные соотношения. Связь между параметрами плазмы и необходимым изменением магнитного потока индуктора. Требования к индуктору с учетом создания тока в токамаке. Электротехнический анализ индуктора. Токи и напряжения в первичной и вторичной цепях. Коэффициент связи. Примеры различных воздушных индукторов. Обеспечение минимума поперечного поля в области плазмы с помощью системы катушек индуктора.

2 неделя.

Адиабатический нагрев плазмы. Особенности адиабатического нагрева в токамаках. Соотношения для продольной и поперечной температуры при сжатии плазмы различными обмотками. Конструктивные особенности установок с адиабатическим нагревом плазмы. ТСП – как пример установки с адиабатическим нагревом.

3 неделя.

Инжекторы нейтральных атомов. Особенности взаимодействия пучка быстрых нейтралов с плазмой в тороидальной ловушке. Генерация тока с помощью пучка нейтралов. Расчет необходимой энергии и тока пучка для нагрева плазмы. Блок-схема инжектора. Основные атомные сечения образования и разрушения нейтральных атомом водорода. Эффективность инжектора в зависимости от энергии частиц.

4 неделя.

Сильноточные плазменные источники ионов водорода. Дуопигатрон, Периплазматрон, источник с периферийным магнитным полем. Источники отрицательных ионов водорода. Массовый состав и параметры пучков ионов. Ионно- оптические системы источников положительных ионов. Предельная плотность фокусируемого тока. Транспортировка ионных пучков. Понятие о первеансе, об эмиттансе и аксептансе. Перезарядочные мишени. Основные сечения. Равновесный зарядовый состав пучка ионов водорода. Нейтрализаторы на газе и на парах металлов. Применение лазеров для фотоотщепления в пучках отрицательных ионов. Сепарация пучка. Приемники мощных потоков частиц. Рекуператоры энергии пучков: принцип действия, основные соотношения, различные схемы рекуператоров.

5 неделя.

Инжекторы плазмы. Плазменные ускорители (ПУ). Принцип действия.. Виды, параметры. Плазменная оптика. УЗДП – как эффективный инжектор водородной плазмы. Использование ПУ для моделирования срывов в токамаках.

6 неделя.

Волновые методы нагрева. Классификация методов нагрева по длинам волн. Особенности ЭЦР нагрева. Гиротроны. Принцип действия и параметры. Транспортировка энергии. ИЦР нагрев.

7 неделя.

Схема реализации ВЧ нагрева на тороидальной установке. Антенны, добротность. Способы подвода энергии. Особенности взаимодействия ВЧ мощности с плазмой в тороидальных установках с магнитным удержанием. Создание токов с помощью ВЧ методов.

8-неделя.

Контрольная.

9-неделя-10 неделя.

Основы расчета и конструкции термоядерных установок и реакторов.

Основные представления о расчете токамака. Представление о программе моделирования параметров плазмы в токамаках АSТRА. Особенности конструкции токамаков: Т-10, JET, Т-15, Т-15М, ТORE SUPRA, DIII-D, JT-60U. Сферический токамак.

11-неделя.

Основные соотношения для ТЯР с магнитным удержанием.

12-неделя и 13-неделя.

Проект ИТЭР. Основные соотношения для расчета и выбора параметров. Особенности конструкции реактора и режима работы.

14-неделя.

Крупнейшие стеллараторы: LHD, W-AS, ATF-2. Проект стелларатора W-X, особенности реакторов на основе стелларатора.

15-неделя.

Открытые ловушки. Сравнение конструкций установок АМБАЛ, ГАММА-10. Газодинамическая ловушка ГДЛ. Перспективы реактора и мощного источника нейтронов на основе открытой ловушки. Открытая ловушка как движитель космического корабля.

16-неделя.

Альтернативные схемы реакторов. (ДРАКОН, Диполь с левитирующим кольцом). Реакторы с инерциальным удержанием. Мишени для инерциального синтеза. Особенности реализации лазерного УТС, электронные и ионные драйверы для реакторов с инерциальным удержанием. Перспективы реализации УТС.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. **

В.А.Курнаев “Процессы массопереноса в термоядерных установках с магнитным удержанием” Учебное пособие МИФИ 1999г. 43с

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

2.*

538.1

М77

Д.Монтгомери “Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов”. М.Мир.1971. 353с.

* - книга находится в читальном зале

** - книги нет в библиотеке МИФИ