МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ
Федеральне державне бюджетне освітня установа
вищої професійної освіти
НАЦІОНАЛЬНИЙ ДОСЛІДНИЙ
Томському політехнічному УНІВЕРСИТЕТ
Інститут: Фізико - Технічний
Кафедра: Електроніка та автоматика фізичних установок
Доповідь на тему
«Методи та засоби додаткового нагрівання в установці типу токамак»
Виконали:
студенти групи 0712
Журавльов І.А.
Тілеубай у.г.
Петров А.А.
Перевірив
Обходскій А.В.
Томськ - 2013 р
Зміст
Введення
Вузол нагріву плазми
Структура плазми
Принцип дії
Існуючі рішення
Висновок
Список ресурсів
Введення
Термоядерні установки типу токамак є в даний час найбільш перспективними по створенню і утриманню високотемпературної плазми магнітними полями. Також дуже важливим є нагрів плазми в установці. Що ж таке нагрів плазми? Нагрівання плазми - процес передачі енергії зовнішніх джерел в енергію хаотичного руху частинок плазми. Дана операція важлива для здійснення керованого термоядерного синтезу. Існує кілька методів нагрівання плазми. В установках з магнітним утриманням плазми (токамаках, відкритих пастках, стелараторах та ін.) Основними є: омічний (Джоуль) нагрів; нагрів за допомогою високочастотного (ВЧ) електромагнітного поля поля; нагрів пучками атомів. В імпульсних установках з магнітним утриманням плазми застосовують також нагрівання за допомогою швидко-нарастагощего магнітного поля, інжекції в плазму електронних і іонних пучків і лазерного випромінювання. Частково розповімо про два методи нагріву плазми.
Омічний нагрів найбільш простий по фізичних принципах і з технічної реалізації; він застосовується головним чином в замкнутих пастках - токамаках і стелараторах. Потужність омічного нагріву плазми визначається формулою P=I2R, де I - тороїдальний струм, R - опір плазмового витка. Tак як струм I обмежений зверху умовами стійкості плазми, потужність омічного нагріву велика тільки при високому опорі плазми.
Високочастотні методи нагріву плазми найчастіше засновані на використанні різних резонансних ефектів.
Іонно-циклотронний резонансний нагрів (ІЦРН) визначається умовою рівності частоти зовнішнього поля першою або другою гармоніці іонно-циклотронної частоти. Ніжнегібрідний нагрів (НГН) заснований на наявності резонансу для швидких магнітозвукових хвиль поблизу так званої ніжнегібрідной частоти.
Електронно-циклотронний резонансний нагрів (ЕЦРН) заснований на близькості частоти електромагнітних хвилі до електронної циклотронної частоті (або її гармоніці).
Інжекція нейтралів. При вході швидких нейтральних атомів відбувається передача енергії основний плазмі. В основному використовуються?-частки. Відбувається лавинна іонізація плазми.
Вузол нагріву плазми
Плазма створюється в тороидальной вакуумній камері, яка служить як би єдиним замкнутим витком вторинної обмотки трансформатора (рис. 1). При пропущенні наростаючого в часі струму в первинній обмотці трансформатора 1 всередині вакуумної камери 5 створюється вихровий поздовжнє електричне поле. При не дуже великий початковій щільності газу (зазвичай використовується водень або його ізотопи) відбувається його електричний пробій і вакуумна камера заповнюється плазмою з подальшим наростанням великого поздовжнього струму Ip. У сучасних великих токамаках струм в плазмі становить кілька мільйонів ампер. Цей струм створює власне полоідальним (в площині поперечного перерізу плазми) магнітне поле Вq. Крім того, для стабілізації плазми використовується сильне поздовжнє магнітне поле Вf, створюване за допомогою спеціальних обмоток тороїдального магнітного поля. Саме комбінацією тороїдального і полоідальним магнітних полів забезпечується стійке утримання високотемпературної плазми, необхідне для здійснення керованого термоядерного синтезу.
Операційні межі. Магнітне поле токамака досить добре утримує високотемпературну плазму, але тільки в певних межах зміни її параметрів. Перші 2 обмеження відносяться до струму плазми Ip і її середньої щільності п, вираженої в одиницях числа частинок (електронів або іонів) в 1 м3. Виявляється, що при заданій величині тороїдального магнітного поля струм плазми не може ...
