ів з магнітним полем в плазмі.
Під дією магнітного поля іони і електрони рухаються по спіралях уздовж його силових ліній. Перехід з однієї силової лінії на іншу можливий при зіткненнях частинок і при накладенні поперечного електричного поля. У відсутність електричних полів високотемпературна розріджена плазма, в якої зіткнення відбуваються рідко, буде лише повільно дифундувати поперек магнітних силових ліній. Якщо силові лінії магнітного поля замкнути, надавши їм форму петлі, то частинки плазми будуть рухатися уздовж цих ліній, утримуючись в області петлі. Крім такої замкнутої магнітної конфігурації для утримання плазми були запропоновані і відкриті системи (з силовими лініями поля, що виходять з торців камери назовні), в яких частинки залишаються всередині камери завдяки обмежуючим рух частинок магнітним "пробкам". Магнітні пробки створюються у торців камери, де в результаті поступового збільшення напруженості поля утворюється звужується пучок силових ліній.
На практиці здійснити магнітне утримання плазми досить великої щільності виявилося далеко не просто: в ній часто виникають магнітогідродинамічні і кінетичні нестійкості. Магнитогидродинамические нестійкості пов'язані з вигинами і зламами магнітних силових ліній. У цьому випадку плазма може почати переміщатися поперек магнітного поля у вигляді згустків, за кілька мільйонних часток секунди піде з зони утримання і віддасть тепло стінок камери. Такі нестійкості можна придушити, надавши магнітному полю певну конфігурацію. Кінетичні нестійкості дуже різноманітні і вивчені вони менш детально. Серед них є такі, які зривають впорядковані процеси, як, наприклад, протікання через плазму постійного електричного струму або потоку частинок. Інші кінетичні нестійкості викликають більш високу швидкість поперечної дифузії плазми в магнітному полі, ніж передбачали теорією зіткнень для спокійної плазми.
Системи з замкнутої магнітної конфігурацією. Якщо до іонізованному проводящему газу докласти сильне електричне поле, то в ньому виникне розрядний струм, одночасно з яким з'явиться довколишній магнітне поле. Взаємодія магнітного поля з струмом призведе до появи діючих на заряджені частинки газу стискаючих сил. Якщо струм протікає вздовж осі проводить плазмового шнура, то виникають радіальні сили подібно гумовим джгутів стискають шнур, відсуваючи кордон плазми від стінок містить її камери. Це явище, теоретично передбачене У.Беннеттом в 1934 і вперше експериментально продемонстроване А.Уером в 1951, названо пинч-ефектом. Метод пинча застосовується для утримання плазми; примітною його особливістю є те, що газ нагрівається до високих температур самим електричним струмом (омічний нагрів). Принципова простота методу зумовила його використання в перших же спробах утримання гарячої плазми, а вивчення простого пинч-ефекту, незважаючи на те, що згодом він був витіснений більш досконалими методами, дозволило краще зрозуміти проблеми, з якими експериментатори стикаються і сьогодні.
Крім дифузії плазми в радіальному напрямку, спостерігається ще поздовжній дрейф і вихід її через торці плазмового шнура. Втрати через торці можна усунути, якщо надати камері з плазмою форму бублика (тора). У цьому випадку виходить тороїдальний пинч. Для описаного вище простого пинча серйозною проблемою є властиві йому магнітогідродинамічні нестійкості. Якщо у плазмового шнура виникає невеликий вигин, то щільність силових ліній магнітного поля з внутрішньої сторони вигину збільшується (рис. 1). Магнітні силові лінії, які ведуть себе подібно опірним стисненню джгутів, почнуть швидко "витріщає", так що вигин буде збільшуватися аж до руйнування всієї структури плазмового шнура. В результаті плазма вступить в контакт зі стінками камери і охолоне. Щоб виключити це згубний явище, до пропускання основного аксіального струму в камері створюють поздовжнє магнітне поле, яке разом з доданим пізніше круговим полем "випрямляє" зароджується вигин плазмового шнура (рис. 2). Принцип стабілізації плазмового шнура аксіальним полем покладений в основу двох перспективних проектів термоядерних реакторів - токамака і пинча із зверненим магнітним полем.
Відкриті магнітні конфігурації. У системах відкритої конфігурації проблема утримання плазми в поздовжньому напрямку вирішується шляхом створення магнітного поля, силові лінії якого поблизу торців камери мають вигляд сужающегося пучка.
В
Рис. 1. НЕСТІЙКИЙ плазмовий шнур, нестійкість вигину. Силові лінії магнітного поле згущуються з увігнутої сторони, посилюючи вигин.
В
Рис. 2. Плазмовий шнур можна захистити від нестійкості вигину аксіальними полями, створюваними всередині і зовні токонесущего шнура.
Заряджені частинки рухаються по гвинтових лініях уздовж силової лінії поля і відбиваються від областей з більш високою напруженістю (де щільність силових ліній більше). Такі конфігурації (рис. 3) називаються пастками з магнітними пробками, або м...
