Биконический выступ

Биконический выступ был одним из первых предложений по удержанию плазмы в термоядерном реакторе . ^{[ 1 ]} Он состоит из двух параллельных электромагнитов , ток которых течет в противоположных направлениях, создавая противоположно направленные магнитные поля . Два поля взаимодействуют, образуя между собой «нулевую область», в которой может задерживаться термоядерное топливо.

Самая ранняя работа по конструкции каспа была проведена Гарольдом Градом в в Нью -Йорке Институте Куранта в конце 1950-х - начале 1960-х годов. Вариации базовой концепции включают реактор из штакетника, построенный в Лос-Аламосе в 1950-х годах, и кольцевые реакторы. Из всех этих устройств утечка топливной плазмы происходила гораздо быстрее, чем предполагалось, и большая часть работ над этой концепцией завершилась к середине 1960-х годов. Михаил Иоффе позже продемонстрировал, почему возникли эти проблемы.

Более позднее устройство, дизайн которого схож с острием, — это концепция Polywell 1990-х годов. Это можно представить как несколько точек возврата, расположенных в трех измерениях.

Описание

Магнитные поля в этой системе создавались электромагнитами, расположенными близко друг к другу. Это была теоретическая конструкция, используемая для моделирования того, как удерживать плазму . Поля создавались двумя катушками проволоки, обращенными друг к другу. Полюса этих электромагнитов были обращены друг к другу, а в центре находилась нулевая точка магнитного поля. Это также называлось полем нулевой точки. Эти устройства были теоретически исследованы доктором Гарольдом Градом Нью-Йоркского университета из Курантовского института в конце 1950-х — начале 1960-х годов. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Поскольку поля были плоско-симметричными, эту плазменную систему было легко смоделировать.

Поведение частиц

Моделирование этих геометрий выявило существование трех классов частиц. ^{[ 5 ]} Первый класс перемещался взад и вперед далеко от нулевой точки . Эти частицы будут отражаться вблизи полюсов электромагнитов и плоского выступа в центре. Это отражение произошло из-за эффекта магнитного зеркала . ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Это очень стабильные частицы, но их движение меняется по мере того, как они излучают энергию с течением времени. Эти потери на излучение возникают в результате ускорения или торможения полем и могут быть рассчитаны по формуле Лармора . ^{[ 8 ]} Вторая частица переместилась близко к нулевой точке в центре. Поскольку частицы проходили через места без магнитного поля , их движение могло быть прямолинейным, с бесконечным гирорадиусом . Это прямолинейное движение заставило частицу совершать более хаотичный путь через поля. Третий класс частиц был переходным между этими типами. Биконические выступы недавно были возрождены из-за их геометрии, схожей с термоядерным реактором Полиуэлла . ^{[ 9 ]}

Ссылки

^ Содержание в плазменной системе с выступами , Гарольд Град, NYO-9496.
^ Дж. Беровиц, Х. Град и Х. Рубин, в материалах второй Международной конференции Организации Объединенных Наций по мирному использованию атомной энергии, Женева, 1958, Том 31, стр. 177.
^ Град, Х. Теория геометрии с выступами, I. Общий обзор, NYO-7969, Inst. Математика. наук, Нью-Йоркский университет, 1 декабря 1957 г.
^ Берковиц, Дж., Теория геометрии с точки зрения, II. Потери частиц, NYO-2530, Inst. Математика. наук, Нью-Йоркский университет, 6 января 1959 г.
^ Ван Нортон Р. (1961). Движение заряженной частицы вблизи точки нулевого поля . Нью-Йорк: Нью-Йоркский университет: Институт математических наук Куранта.
^ MP Шривастава и ПК Бхат (1969). Движение заряженной частицы в суперпозиции гелиотронного и биконического каспа-полей. Журнал физики плазмы, 3, стр. 255-267. doi:10.1017/S0022377800004359.
^ Ф. Чен, Введение в физику плазмы и управляемый термоядерный синтез (Plenum, Нью-Йорк, 1984), Vol. 1, стр. 30–34. ISBN 978-0-306-41332-2
^ Дж. Лармор, «О динамической теории электрической и светоносной среды», Philosophical Transactions of the Royal Society 190, (1897), стр. 205–300 (третий и последний в серии одноимённых статей)
^ Низкое бета-удержание в Polywell, смоделированное с использованием традиционных теорий точечного возврата, Физика плазмы 18.112501 (2011).

Дальнейшее чтение

Работа по моделированию биконического куспида

[1] Содержание в плазменной системе с выступами , Гарольд Град, NYO-9496.

[2] Дж. Беровиц, Х. Град и Х. Рубин, в материалах второй Международной конференции Организации Объединенных Наций по мирному использованию атомной энергии, Женева, 1958, Том 31, стр. 177.

[3] Град, Х. Теория геометрии с выступами, I. Общий обзор, NYO-7969, Inst. Математика. наук, Нью-Йоркский университет, 1 декабря 1957 г.

[4] Берковиц, Дж., Теория геометрии с точки зрения, II. Потери частиц, NYO-2530, Inst. Математика. наук, Нью-Йоркский университет, 6 января 1959 г.

[5] Ван Нортон Р. (1961). Движение заряженной частицы вблизи точки нулевого поля . Нью-Йорк: Нью-Йоркский университет: Институт математических наук Куранта.

[6] MP Шривастава и ПК Бхат (1969). Движение заряженной частицы в суперпозиции гелиотронного и биконического каспа-полей. Журнал физики плазмы, 3, стр. 255-267. doi:10.1017/S0022377800004359.

[7] Ф. Чен, Введение в физику плазмы и управляемый термоядерный синтез (Plenum, Нью-Йорк, 1984), Vol. 1, стр. 30–34. ISBN 978-0-306-41332-2

[8] Дж. Лармор, «О динамической теории электрической и светоносной среды», Philosophical Transactions of the Royal Society 190, (1897), стр. 205–300 (третий и последний в серии одноимённых статей)

[9] Низкое бета-удержание в Polywell, смоделированное с использованием традиционных теорий точечного возврата, Физика плазмы 18.112501 (2011).

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]