Трисопс

Трисопс изучения магнитного удержания плазмы был экспериментальной машиной для с конечной целью получения термоядерной энергии . Конфигурация представляла собой разновидность компактного тороида , тороидальной ( бубликообразной ) структуры плазмы и магнитных полей без электромагнитных катушек или электродов, пронизывающих центр. Он потерял финансирование в своем первоначальном виде в 1978 году.

Конфигурация создается путем объединения двух отдельных тороидов, созданных двумя коническими θ-пинч-пистолетами, расположенными на обоих концах трубы из пирекса с постоянным направляющим магнитным полем . Тороидальные токи в тороидах направлены в противоположные стороны, поэтому они отталкиваются друг от друга. Придя в равновесие, они адиабатически сжимаются за счет увеличения внешнего поля.

Свободные плазменные вихри

Свободные от сил плазменные вихри имеют однородную магнитную спиральность и, следовательно, устойчивы ко многим неустойчивостям. Обычно ток затухает быстрее в более холодных регионах, пока градиент спиральности не станет достаточно большим, чтобы обеспечить турбулентное перераспределение тока.

Свободные от силы вихри подчиняются этим уравнениям:

{\begin{aligned}{\vec {\nabla }}\times {\vec {B}}=\alpha {\vec {B}}\\{\vec {v}}=\pm \beta {\vec {B}}\end{aligned}}

Первое уравнение описывает жидкость, свободную от сил Лоренца : ${\vec {j}}\times {\vec {B}}$ силы везде равны нулю. Для лабораторной плазмы α — константа, а β — скалярная функция пространственных координат.

Поверхности магнитного потока являются тороидальными, при этом ток полностью тороидальный в ядре тора и полностью полоидальный на поверхности тора. Это похоже на конфигурацию поля токамака , за исключением того, что катушки, создающие поле, проще и не проникают в плазменный тор.

В отличие от большинства плазменных структур, сила Лоренца и сила Магнуса , $\rho {\vec {\nabla }}\times {\vec {v}}$ , играйте равноценные роли. $\rho$ это массовая плотность.

Проект

Доктор Дэниел Уэллс, работая над Стелларатором в Принстонской лаборатории физики плазмы в 1960-х годах, задумал сталкивать, а затем сжимать стабильные тороиды свободной от силы плазмы, чтобы создать условия, необходимые для термоядерного синтеза. Название «Трисопс» является аббревиатурой от «Термоядерный реактор в поддержку проекта Шервуд» . Позже он перешел в Университет Майами , где создал машину Trisops при поддержке Национального научного фонда и компании Florida Power and Light .

Проект продолжался до 1978 года, когда Национальный научный фонд (NSF) прекратил предоставление гранта, а Министерство энергетики США (DOE) не получило поддержки.

Машина

Четвертая и последняя версия машины Трисопс состояла из зеркальных катушек постоянного тока, создающих направляющее поле 0,5 Тл , двух конических θ-пинч-пушек, которые создавали два плазменных вихря, вращающихся в противоположных направлениях, внутри вакуумной камеры пирекса. Вихри сближались, сталкивались, отталкивались и наконец остановились. В то время катушки сжатия создавали поле напряженностью 3,5 Тл с временем нарастания за четверть цикла 10 мкс.

Результаты

Сжатые кольца сохраняли свою структуру в течение 5 мкс при плотности 2 х 10 ¹⁷ см ⁻³, температура ионов 5 кэВ, температура электронов 300 эВ. Дефинансирование помешало дальнейшим измерениям для устранения несоответствия между приведенными выше цифрами и временем установления равновесия электрон-ионной температуры плазмы 1 мкс.

Следовать за

Проект потерял финансирование в 1978 году. Машина была разобрана и оставалась в Университете Майами до 1997 года. Затем машину перевезли в Лэнхэм, штат Мэриленд , и снова собрали для проекта CMTX (см. Ссылку). По состоянию на 2024 год ^[update], статус проекта и машины неизвестны.

Ссылки

Уэллс, ДР; Дэвидсон, Дж.; Фадке, Л.Г.; Хиршберг, Дж.Г.; Зяйка, ЧП; Танстолл, Дж. (17 июля 1978 г.). «Высокотемпературное производство плазмы высокой плотности методом сжатия вихревых колец». Письма о физических отзывах . 41 (3). Американское физическое общество (APS): 166–170. Бибкод : 1978PhRvL..41..166W . дои : 10.1103/physrevlett.41.166 . ISSN 0031-9007 .
Проект CMTX , ноябрь 1997 г.