justify"> Крім цих об'ємних коливань існують моди коливань, локалізовані на кордоні плазмового шнура. Ці моди дуже чутливі до стану плазми на самій периферії, їх поведінка ускладнено атомарними процесами. Зовнішні і внутрішні моди коливань можуть сильно впливати на процеси переносу тепла і частинок, вони призводять до можливості переходу плазми з одного режиму магнітної термоізоляції в інший і назад. Якщо в плазмі токамака. розподіл часток за швидкостями сильно відрізняється від розподілу Максвелла, то виникає можливість для розвитку кінетичних нестійкостей. Наприклад, при народженні великої кількості тікають електронів розвивається так звана віялова нестійкість, яка призводить до трансформації поздовжньої енергії електронів в поперечну. Кінетичні нестійкості розвиваються також при наявності іонів з високою енергією, що виникають при додатковому нагріванні плазми.
Стаціонарний токамак. Зазвичай струм в плазмі протікає тільки при наявності вихрового електричного поля, створюваного за рахунок збільшення магнітного потоку в індукторі. Індукційний механізм підтримки струму обмежений у часі, так що відповідний режим утримання плазми є імпульсним. Однак імпульсний режим не є єдино можливим, нагрів плазми може використовуватися і для підтримки струму, якщо поряд з енергією в плазму передається і імпульс, різний для різних компонент плазми. Неіндукціонное підтримку струму полегшується за рахунок генерації струму самої плазмою при її диффузионном розширенні до стінок (бутстреп-ефект). Бутстреп-ефект був передбачений неокласичної теорією і підтверджений потім експериментально. Експерименти показують, що плазма такомака може утримуватися стаціонарно, і головні зусилля по практичному освоєнню стаціонарного режиму спрямовані на підвищення ефективності підтримки струму.
дивертор, управління домішками. Для цілей керованого термоядерного синтезу потрібно дуже чиста плазма на основі ізотопів водню. Щоб обмежити домішка інших іонів, в ранніх токамаках плазма обмежувалася так званим лімітером (рис. 2. а), тобто діафрагмою, яка не допускала дотику плазми з великою поверхнею камери. У сучасних токамаках використовується набагато більш складна діверторная конфігурація (рис. 2. б), створювана котушками полоідальним магнітного поля. Ці котушки необхідні навіть для плазми круглого перетину: з їхньою допомогою створюється вертикальна компонента магнітного поля, яка при взаємодії з основним струмом плазми не дозволяє плазмовому витка викинутися на стінку у напрямку великого радіусу. У діверторной конфігурації витки полоідальним магнітного поля розташовані так, щоб перетин плазми було витягнуто у вертикальному напрямку. При цьому замкнуті магнітні поверхні зберігаються тільки всередині сепаратріси, зовні її силові лінії йдуть всередину діверторних камер, де відбувається нейтралізація потоків плазми, що випливають з основного обсягу. У діверторних камерах вдається пом'якшити навантаження від плазми на діверторние пластини за рахунок додаткового охолодження плазми при атомарних взаємодіях.
Структура плазми
З ростом температури стан речовини змінюється від твердого до рідкого, а потім - до газоподібного. Якщо температура продовжує збільшуватися, помітна кількість атомів газу іонізується, і виникає нове високотемпературне стан з приблизно рівним числом позитивних іонів і електронів, так що на макроскопічних масштабах виконується умова зарядів нейтральності.
У своєму колективному русі електрони та іони взаємодіють за допомогою дальнодіючих кулонівських сил, спадаючих лише пропорційно зворотному квадрату відстані r між зарядженими частинками. Рух заряджених частинок призводить до виникнення електричних струмів і магнітних полів, так що на частинки діють ще і сили Лоренца. Таким чином, велика кількість заряджених частинок взаємодіють між собою за допомогою дальнодіючих сил, і в такому газовому стані виникають різні колективні рухи і процеси, типовими прикладами яких можуть служити численні нестійкості і хвильові явища. У фізиці слово «плазма» якраз і використовується для позначення високотемпературного стану іонізованого газу, що характеризується зарядовим нейтральністю і колективним взаємодією заряджених частинок і хвиль.
Його температура газу дорівнює T (K), то середня швидкість теплового руху (теплова швидкість) VT визначається співвідношенням
mV2T=kT/2,
де k=1.380658 (12) · 10-23 Дж/К - постійна Больцмана, а величина kT, позначає теплову енергію, яка в системі СІ вимірюється в джоулях (Дж). У багатьох областях фізики в якості одиниці енергії часто використовують електрон-вольт (еВ). Один еВ дорівнює енергії, необхідної електрону із зарядом е=1.60217733 (49) · 10-19 Кл, щоб подолати різницю потенціалів в один вольт:
еВ=1....
