To'siq torus - Bumpy torus

Noqulay torus inshootining chizmasi

The notekis torus sinfidir magnit termoyadroviy energiya ketma-ketligidan tashkil topgan qurilmalar magnit nometall yopiq torus hosil qilish uchun uchidan uchiga ulangan. Bunday tartib o'z-o'zidan barqaror emas va aksariyat tepalikli torus konstruktsiyalari reaktor ichida barqaror maydon hosil qilish uchun ikkilamchi maydonlarni yoki relyativistik elektronlardan foydalanadi.

Klassik magnit nometall dizaynining asosiy kamchiligi bu ikki uchidan ortiqcha plazma oqib chiqishi. Shiqillagan torus buni bir nechta oynalarni bir-biriga bog'lab qo'yish orqali hal qiladi, shuning uchun bir oynadan oqib tushayotgan yoqilg'i boshqasiga tushadi. Plazmani o'z ichiga olgan yoqilg'i ionlari ko'zgu xujayralari orasidagi qochqin oqimlariga qaraganda zichlikda konsentratsiyalashga moyil bo'lganligi sababli u "dag'al" deb ta'riflanadi.

Tog'li torus konstruktsiyalari 1960 yildan boshlangan va 1986 yilgacha davom etgan faol tadqiqot sohasi bo'lgan ELMO (ELektro Magnetik Orbit) Oak Ridge milliy laboratoriyasi.[1] Ulardan biri, xususan, quyidagicha tasvirlangan: "Tasavvur qiling, bir qator magnit oynali mashinalar uchidan uchigacha joylashtirilgan va torusga o'ralgan. Bir oyna oynasidan chiqadigan ion yoki elektron o'zini boshqa ko'zgu xujayrasida topadi. ​​Bu notekis torusni tashkil qiladi. . "[2] Ushbu muammolar namoyish etildi va kontseptsiya bo'yicha ko'plab tadqiqotlar tugadi.

Fon

Oddiy nometall

The magnit oyna eng sodda qatoriga kiradi magnit termoyadroviy energiya jismoniy murakkabligi bo'yicha mashinalar. U asosan silindrdan iborat bo'lib, har ikki uchida kuchli magnitlangan, ammo amalda silindr maydonni yaxshiroq shakllantirish uchun unchalik kuchli bo'lmagan magnitlangan. Natijada paydo bo'lgan magnit maydon silindrning tashqi tomoniga o'xshash shaklga ega, silindrning markazida keng va har ikki uchida ham bo'yin.

Plazma zaryadlangan zarrachalar gazidan iborat, elektronlar va yadrolar ishlatilayotgan termoyadroviy yoqilg'ining (ionlari) Magnit maydon mavjud bo'lganda, zaryadlangan zarralar kuch chiziqlari atrofida aylanadi. Ular, shuningdek, kuch chizig'i bo'ylab har qanday impulsni ko'taradilar, shuning uchun amalda hosil bo'lgan harakat magnit chiziq ustida joylashgan spiraldir.

Oyna, bu harakat silindrning har ikki uchida "qamalib" qolishi bilan ishlaydi. Ionlar uchlariga yaqinlashganda, boshqa magnit chiziqlar bir xil joyga yaqinlashib, ko'tarilgan maydon hosil qiladi. Shartlarning to'g'ri to'plamini hisobga olgan holda, ion o'z harakatini teskari yo'naltiradi, asosan o'sib boradigan maydonni silkitadi va shu bilan oyna nomini oladi. Makroskopik vaqt davomida individual ionlar ikkala ko'zgu spirali o'rtasida oldinga va orqaga sakrab, qurilmada chegaralangan holda qoladi.

Har qanday maydon tartibi uchun har doim ham ba'zi bir kuch chiziqlari saqlanib qoladi, ular oxiriga yaqinlashganda egri bo'lmaydi, eng muhimi, oynaning markazidan pastga tushadigan chiziqlar. Ushbu chiziqlar atrofida aylanadigan ionlar qochib ketishi mumkin. Bundan tashqari, har qanday magnit kuch uchun har doim ba'zi bir zarralar mavjud bo'lib, ular etarli darajada energiyaga ega bo'lib, ular aks ettirmaydi va bu ikkitasi qochib ketadi. Hisob-kitoblarga ko'ra qochish tezligi uzoq davom etadigan reaktorga imkon beradigan darajada past bo'ladi.

Minimal B

Asosiy maqola: almashinuvdagi beqarorlik

Boshqariladigan termoyadroviy dasturida bunday qurilmaning magnit maydon tartibida tabiiy beqarorligi borligi juda erta ta'kidlangan edi. Maydonda konveksiya bo'lgan har qanday sohada, ionlar to'qnashuvga uchraganda asl traektoriyasining tashqi tomoniga o'tishni istashlari tabiiy tendentsiyasi mavjud. Ushbu harakat natijasida ular qamoqxona hududidan tashqariga chiqib ketishadi. Agar etarli miqdordagi ionlar buni biron bir sohada qilsa, ularning elektr zaryadi magnit maydonini egriligini yanada oshiradigan tarzda o'zgartiradi va bu qochish effektini keltirib chiqaradi, natijada qamoq joyidan plazma to'kiladi. Ushbu masala almashinuvdagi beqarorlik va 1950-yillarning oxiridagi barcha nometalllarga xos bo'lganligi aniqlandi.

O'zaro almashinuvdagi beqarorlikka magnit maydonlarning konveks maydonlari sabab bo'lgan va bu Buyuk Britaniyadagi tadqiqotchilar tomonidan buning aksi haqiqat ekanligini tezda ko'rsatib berishgan: konkav maydonida, konkavning "ichki qismida" plazma bilan tabiiy ravishda barqaror bo'ladi . Bu "minimal B konfiguratsiyasi" deb nomlandi. Aslida boshqa sabablarga ko'ra yoqilg'ini to'kib yubormaydigan bunday maydonni tashkil qilish juda qiyin, ammo 1960 yillarning o'rtalariga kelib bir nechta istiqbolli dizaynlar paydo bo'ldi, xususan "tennis to'pi" yoki "beysbol" konfiguratsiyasi va keyinchalik yin-yang tushunchasi. Bularning barchasi juda murakkab, shuningdek har qanday hajmdagi plazma uchun kattaroq bo'lgan kamchiliklarga ega edi, bu esa dizaynning narx ko'rsatkichlariga salbiy ta'sir ko'rsatdi.

To'siq torus

Shiqillagan torus - bu oynadagi muammolarni bir-birining o'rnini bosadigan beqarorligi bilan ham, uning tabiiy uchidan chiqib ketishi bilan ham tuzatishga urinishdir.

Noqonuniylikni nazorat qilish uchun bir qator nometall bir-biriga ulangan. Bu o'z-o'zidan qochqinni kamaytirmadi, aksincha, zarralar boshqa oynaga tushganligini anglatardi. Bu birinchi qarashda aniq bo'lib tuyulishi mumkin, ammo bu yondashuv bilan bog'liq muammo shundaki, hosil bo'lgan magnit maydon endi o'qi bo'ylab chiziqli emas, balki egri chiziq bo'lib, bu almashinuvning beqarorligi tezligini oshiradi. Biroq, agar bitta oyna oynasini tekshirishdan farqli o'laroq, mashina umuman ko'rib chiqilsa, umumiy maydon aniq minimal-B konfiguratsiyasi sifatida joylashtirilishi mumkin.[3]

Afsuski, notekis torus hosil bo'lgan maydon boshqa muammoga duch keladi rezistiv balonlama rejimi. ELMO jamoasi Oak Ridge milliy laboratoriyasi oynani qamash maydonining tashqi tomoni va reaktorning tashqi tomoni orasidagi bo'shliqqa yuqori energiyali ("issiq") elektronlarni kiritish orqali buni nazorat qilishni taklif qildi. Ushbu elektronlar ikkinchi magnit maydonni hosil qiladi, bu ko'zguning tabiiy maydonini reaktor devorlaridan uzoqlashtirishi va sharning holatini kamaytirish uchun maydonni umuman o'zgartirishi mumkin edi.[3]

ELMO

Tepalikli torus dizaynining birinchi namunasi ELMO at sifatida qurilgan Oak Ridge milliy laboratoriyasi 1972 yilda.[4] Dastlab, dizayn umid baxsh etadigan natijalarni ko'rsatdi, ammo yangi diagnostika tizimlari qo'shilishi bilan tizim belgilanganidek ishlamayotganligi aniq bo'ldi. Xususan, elektron qobiq kontseptsiyasi taxmin qilingan darajada kuchli bo'lmagan va muammolarga qo'shimcha ravishda mikroto'lqinli pech isitish tizimining samaradorligi kutilganidan ancha past ekanligi isbotlandi.[3]

Shunga o'xshash tizim qurilgan Nagoya, bu erda magnit maydonni to'g'ridan-to'g'ri o'lchash shuni ko'rsatdiki, elektronlar tomonidan yaratilgan maydonning atigi bir necha foizi qamoqxona ichki qismiga etib boradi, bu esa beqarorlikni bartaraf etish uchun deyarli etarli emas. 1988 yilda butun sohani qayta ko'rib chiqishda elektronni qamash shunchaki zarur shart-sharoitlarni yaratmadi va kontseptsiyaga bo'lgan qiziqish tugadi.[3]

Adabiyotlar

Iqtiboslar

  1. ^ Uckan, Dandl, Hendrick, Bettis, Lidsky, McAlees, Santoro, Watts, Yeh. "ELMO BUMPY TORUS (EBT) REAKTORI". osti dot gov. Oak Ridge milliy laboratoriyasi. Olingan 1 iyun, 2017.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  2. ^ Kobble, Jim. "ELMO Bumpy Torus tajribasi, ORNL-da mikroto'lqinli pechda ishlaydigan, barqaror termoyadroviy mashina" (PDF). iccworkshops nuqta org. Los Alamos milliy laboratoriyasi, 2011 yil 18-avgust. Olingan 1 iyun, 2017.
  3. ^ a b v d Braams & Stott 2002 yil, p. 121 2.
  4. ^ 1985 yil guruhi, p. 1271.

Bibliografiya

  • Group, EBT (1985 yil sentyabr). "ELMO Bumpy Torus dasturi". Yadro sintezi. 25 (9): 1271–1274. doi:10.1088/0029-5515/25/9/046.CS1 maint: ref = harv (havola)
  • Braams, CM; Stott, P.E. (2002). Yadro sintezi: Yarim asrlik magnitlangan sintez sintezi. CRC Press.CS1 maint: ref = harv (havola)