Левитирующий диполь

Левитирующий диполь — это тип конструкции термоядерного реактора, в котором используется сверхпроводящий тор , который поднимается на магнитной основе внутри камеры реактора. Название относится к магнитному диполю который образуется внутри реакционной камеры, подобно Земли или Юпитера магнитосфере , . Считается, что такое устройство могло бы сдерживать плазму более эффективно, чем другие конструкции термоядерных реакторов. ^[1] Концепция левитирующего диполя как термоядерного реактора была впервые выдвинута Акирой Хасэгавой в 1987 году. ^[2]

Концепция

Магнитное поле Земли создается за счет циркуляции зарядов в расплавленном ядре Земли. Возникающее магнитное дипольное поле образует форму, в которой силовые линии магнитного поля проходят через центр Земли, достигают поверхности возле полюсов и уходят далеко в космос над экватором. Заряженные частицы, попадающие в поле, будут стремиться следовать силовым линиям, двигаясь на север или на юг. Когда они достигают полярных областей, магнитные линии начинают группироваться вместе, и это возрастающее поле может заставить частицы ниже определенного энергетического порога отразиться и начать двигаться в противоположном направлении. Такие частицы прыгают вперед и назад между полюсами, пока не сталкиваются с другими частицами. Частицы с большей энергией продолжают двигаться к Земле, воздействуя на атмосферу и вызывая полярное сияние .

Эта базовая концепция используется в подходе к термоядерной энергии с помощью магнитного зеркала . В зеркале используется соленоид, удерживающий плазму в центре цилиндра, а затем два магнита на обоих концах, которые сближают магнитные линии и создают отражающие области. Зеркало, один из наиболее многообещающих ранних подходов к термоядерному синтезу, в конечном итоге оказалось очень «протекающим», поскольку топливо отказывалось должным образом отражаться от концов по мере увеличения плотности и энергии. К сожалению, именно частицы с наибольшей энергией, те, которые с наибольшей вероятностью подверглись бы термоядерному синтезу, предпочитали улетучиваться. Исследования машин с большими зеркалами закончились в 1980-х годах, когда стало ясно, что они не смогут достичь безубыточности в термоядерном синтезе в устройстве практических размеров.

Левитирующий диполь можно в некотором смысле рассматривать как тороидальное зеркало, гораздо более похожее на поле Земли, чем на линейную систему традиционного зеркала. В этом случае областью ограничения является не линейная область между зеркалами, а тороидальная область вокруг центрального магнита снаружи, подобная области вокруг экватора Земли. Частицы в этой области, которые движутся вверх или вниз, испытывают увеличение магнитной плотности и имеют тенденцию снова двигаться обратно к области экватора. Это придает системе некоторый уровень естественной устойчивости. Частицы с более высокой энергией, те, которые ускользнули бы от традиционного зеркала, вместо этого следуют по силовым линиям через полый центр магнита, снова возвращаясь в экваториальную область.

Это делает левитирующий диполь уникальным по сравнению с другими машинами с магнитным удержанием . В этих экспериментах небольшие флуктуации могут вызвать значительные потери энергии. Напротив, в диполярном магнитном поле флуктуации имеют тенденцию сжимать плазму без потери энергии. Этот эффект сжатия был впервые замечен Акирой Хасэгавой (из уравнения Хасэгавы-Мимы ) после участия во встрече «Вояджера-2» с Ураном. ^[2]

Примеры

Концепция левитирующего диполя была впервые реализована, когда Джей Кеснер из Массачусетского технологического института и Майкл Моуэл из Колумбийского университета сделали совместное предложение проверить эту концепцию в 1997 году. ^[3] Это привело к разработке двух экспериментов: эксперимента с левитирующим диполем (LDX) в Массачусетском технологическом институте и эксперимента с бесстолкновительной Терреллой (CTX) в Колумбийском университете. ^[4]

Ссылки

^ «MIT тестирует уникальный подход к термоядерной энергии» . 19 марта 2008 г. MIT News, Дэвид Чендлер, Офис новостей MIT, 19 марта 2008 г. По состоянию на март 2008 г.
^ Jump up to: ^а ^б Хасэгава, Акира (1987). «Дипольный термоядерный реактор» . Комментарии о физике плазмы и управляемом термояде . 11 (3): 147–151. ISSN 0374-2806 .
^ Кеснер, Дж; Мауэль, М. (1997). «Удержание плазмы в левитирующем магнитном диполе» (PDF) . Отчеты по физике плазмы . 23 (9): 742. Бибкод : 1997PlPhR..23..742K .
^ «СТХ» . сайты.apam.columbia.edu . Проверено 22 июня 2020 г.

[1] «MIT тестирует уникальный подход к термоядерной энергии» . 19 марта 2008 г. MIT News, Дэвид Чендлер, Офис новостей MIT, 19 марта 2008 г. По состоянию на март 2008 г.

[:0-2] Jump up to: ^а ^б Хасэгава, Акира (1987). «Дипольный термоядерный реактор» . Комментарии о физике плазмы и управляемом термояде . 11 (3): 147–151. ISSN 0374-2806 .

[3] Кеснер, Дж; Мауэль, М. (1997). «Удержание плазмы в левитирующем магнитном диполе» (PDF) . Отчеты по физике плазмы . 23 (9): 742. Бибкод : 1997PlPhR..23..742K .

[4] «СТХ» . сайты.apam.columbia.edu . Проверено 22 июня 2020 г.

[1]

[2]

[3]

[4]