Методы повышения относительного давления

Относительное давления плазмы β (отношение давления плазмы к давлению удерживающего ее магнитного поля) является одним из ключевых при разработке проектов будущих термоядерных реакторов на основе открытой ловушки. Коэффициент усиления термоядерной мощности пропорционален относительному давлению как Q ∝ β/(√(1 - β)).

Определяющий вклад в давление плазмы в экспериментах на ГДЛ вносит популяция быстрых ионов, возникающая в результате перезарядки пучков нейтральных атомов на мишенной плазме. Быстрые ионы удерживаются адиабатически, совершая колебания между точками остановки. При неизменной мощности нагрева пучками сокращение расстояния между точками остановки приводит к увеличению плотности энергии быстрых ионов и, соответственно, к повышению их давления.

Сближение точек остановки быстрых ионов реализовано посредством обратимой модификации магнитной системы ГДЛ. Коммутация специально сконструированной пары двойных катушек в режиме с удвоенным количеством витков позволяет реализовать магнитную конфигурацию с областью движения быстрых ионов в 1,5 раза более короткой, чем в стандартной конфигурации. Дополнительная к этому перекоммутация пары центральных катушек из последовательного соединения в параллельное реализует магнитную конфигурацию со сжатием области движения быстрых ионов в 2 раза относительно стандартной и со сниженным полем в центре. Параметр δ равен отношению расстояния между точками остановки в стандартной конфигурации к таковому в любой иной конфигурации. Описанные конфигурации магнитгого поля с указанием точек остановки быстрых ионов показаны на Рис. 1.

Рис. 1. Распределение магнитного поля ГДЛ в стандартной конфигурации и в случае сближенных точек остановки быстрых ионов

На Рис. 2 показаны зависимости диамагнитного потока в центральной плоскости установки от времени для некоторых характерных разрядов во всех трёх конфигурациях. Режимы удержания плазмы в различных конфигурациях были оптимизированы для достижения максимального значения диамагнитного потока.

Рис.2. Временная зависимость диамагнитного потока, измеренная в центральной плоскости ГДЛ