Магнитоинерционный синтез

Магнитоинерционный синтез ( МИФ ) описывает класс термоядерных энергетических устройств, которые сочетают в себе аспекты термоядерного синтеза с магнитным удержанием и термоядерного синтеза с инерционным удержанием в попытке снизить стоимость термоядерных устройств. ^[1] низкой плотности MIF использует магнитные поля для удержания первоначальной теплой плазмы , а затем сжимает эту плазму до условий термоядерного синтеза с помощью импульсного драйвера или «лайнера». В России эта концепция также известна как синтез намагниченных мишеней ( МТФ ) и магнитное обжарие ( МАГО ).

Подходы магнитоинерционного синтеза различаются по степени магнитной организации, присутствующей в исходной мишени, а также по характеру и скорости взрывающегося вкладыша. Лазерный, твердый, ^[2] жидкость и плазма ^[3] все вкладыши были предложены.

Магнитоинерционный синтез начинается с теплой плотной плазменной мишени, содержащей магнитное поле . плазмы Проводимость не позволяет ей пересекать линии магнитного поля. Сжатие цели усиливает магнитное поле. ^[4]^[5]^[6] Поскольку магнитное поле уменьшает перенос частиц, оно изолирует мишень от лайнера.

История

Концепция MIF ведет свою историю от комментариев Андрея Сахарова в 1950-х годах, который отметил, что магнитное поле в фольге может быть сжато и теоретически может достигать миллионов Гаусс . Эта концепция не была подхвачена до 1960-х годов, когда Евгений Велихов из Курчатовского института начал мелкомасштабные эксперименты с использованием металлической фольги, которая взрывалась внешним магнитным полем. Было понятно, что стоимость металлических лейнеров, вероятно, будет выше, чем стоимость производимой ими электроэнергии, «копейная проблема». ^[а] и они рассмотрели идею использования вместо этого многоразового вкладыша из жидкого металла. ^[7]

На встрече исследователей термоядерного синтеза в 1971 году Рами Шэнни из Лаборатории военно-морских исследований США (NRL) поговорил с Велиховым о своих идеях. Шенни спросил, как такая система будет стабилизирована против нестабильности Рэлея-Тейлора во время коллапса. Велихов неправильно понял вопрос, думая, что спрашивает, как его можно стабилизировать против силы тяжести внутри барабана. Он ответил, что они его раскрутят. Шэнни, полагая, что Велихов говорил, что вращение решит проблемы Рэлея-Тейлора, выполнил расчеты и обнаружил, что оно действительно стабилизирует эти нестабильности. ^[8]

По возвращении в НРЛ Шэнни начал программу жидкой подводки, известную как Линус . Идея заключалась в том, чтобы вращать цилиндр, наполненный жидким металлом, достаточно быстро, чтобы металл выталкивался за пределы цилиндра и оставлял в центре отверстие, куда можно было впрыскивать плазму. Затем дополнительный металл будет нагнетаться в цилиндр с помощью поршней или подобных средств, в результате чего отверстие в центре закроется и плазма быстро схлопнется. ^[8]

Программа Линуса была до некоторой степени успешной, но по мере увеличения масштаба сжатия система начала сталкиваться с проблемой, заключающейся в том, что разрушающийся металл будет выдавливать плазму из концов цилиндра быстрее, чем ожидалось, слишком быстро, чтобы завершить процесс. сжатие. В поисках решения этой проблемы они начали адаптировать недавно открытую конфигурацию с обращенным полем (FRC), которая заставляет плазму принимать самостабильную форму. Вводя плазму в FRC, концы не выбрызгивались. Интерес к механическому сжатию угас, когда исследователи обратились к изучению FRC. ^[9]