ння рівноваги утримуваної плазми застосовуються спеціальні гвинтові обмотки навколо тороїдальної плазмової камери. Струми в цих обмотках створюють складне магнітне поле, що приводить до закручування силових ліній сумарного поля всередині тора. Така установка, звана стелараторах, була розроблена в Прінстонському університеті (США) Л.Спітцером з співробітниками.
Токамак. Важливим параметром, від якого залежить утримання тороїдальної плазми, є "запас стійкості" q , рівний rB j / RB q , де r і R - відповідно малий і великий радіуси тороїдальної плазми. При малому q може розвиватися гвинтова нестійкість - аналог нестійкості вигину прямого пинча. Учені в Москві експериментально показали, що при q > 1 (тобто B j B q ) можливість виникнення гвинтовий нестійкості сильно зменшується. Це дозволяє ефективно використовувати виділяється струмом тепло для нагрівання плазми. В результаті багаторічних досліджень характеристики токамаків істотно покращилися, в Зокрема за рахунок підвищення однорідності поля і ефективного очищення вакуумної камери.
Отримані в Росії обнадійливі результати стимулювали створення токамаків в багатьох лабораторіях світу, а їх конфігурація стала предметом інтенсивного дослідження. Омічний нагрів плазми в токамаке недостатній для здійснення реакції термоядерного синтезу. Це пов'язано з тим, що при нагріванні плазми сильно зменшується її електричний опір, і в результаті різко знижується виділення тепла при проходженні струму. Збільшувати струм в токамаке вище деякої межі не можна, оскільки плазмовий шнур може втратити стійкість і перекинутися на стінки камери. Тому для нагріву плазми використовують різні додаткові методи. Найбільш ефективні з них - інжекція пучків нейтральних атомів з високою енергією і мікрохвильове опромінення. У першому випадку прискорені до енергій 50-200 кеВ іони нейтралізуються (Щоб уникнути "відображення" їх назад магнітним полем при введенні в камеру) і инжектируются в плазму. Тут вони знову іонізуются і в процесі зіткнень віддають плазмі свою енергію. У другому випадку використовується мікрохвильове випромінювання, частота якого дорівнює іонної циклотронной частоті (Частота обертання іонів у магнітному полі). На цій частоті щільна плазма веде себе як абсолютно чорне тіло, тобто повністю поглинає падаючу енергію. На токамаке JET країн Європейського союзу методом інжекції нейтральних частинок була отримана плазма з іонною температурою 280 млн. кельвінів і часом утримання 0,85 с. На дейтериево-тритієвої плазмі отримана термоядерна потужність, що досягає 2 МВт. Тривалість підтримки реакції обмежується появою домішок внаслідок розпилення стінок камери: домішки проникають в плазму і, іонізуя, істотно збільшують енергетичні втрати за рахунок випромінювання. Зараз роботи за програмою JET зосереджені на дослідженнях можливості контролю домішок і їх видалення т.зв. "Магнітним дивертором". p> Великі токамаки створені також в США - TFTR, в Росії - T15 і в Японії - JT60. Дослідження, виконані на цих та інших установках, заклали основу для подальшого етапу робіт у галузі керованого термоядерного синтезу: на 2010 намічається запуск великого реактора для технічних випробувань. Передбачається, що це буде спільна робота США, Росії, країн Європейського союзу і Японії. Див також ТОКАМАК.
Пінч з оберненим полем (ПОП). Конфігурація ПОП відрізняється від токамака тим, що в ній B q ~ B j , але при цьому напрямок тороїдального поля поза плазми протилежно його напрямку всередині плазмового шнура. Дж.Тейлор показав, що така система знаходиться в стані з мінімальною енергією і, незважаючи на q <1, добре захищена від найбільш грубих великорозмірних магнітогідродинамічних нестійкостей. Від більш дрібних, локальних неустойчивостей її значною мірою захищає т.зв. "Магнітний шир" - зміна напрямку силових ліній сумарного магнітного поля при русі по радіусу шнура. Експерименти на установці "Зета" в Англії показали, що в плазмі може спонтанно виникати звернена конфігурація поля, і коли це відбувається, плазма сильніше нагрівається і проявляє підвищену стійкість.
Перевагою конфігурації ПОП являе ться те, що в неї ставлення об'ємних густин енергії плазми і магнітного поля (величина b) більше, ніж у токамаке. Принципово важливо, щоб b було якомога більше, оскільки це дозволить зменшити тороїдальне поле, а отже, знизить вартість створюють його котушок і всієї несучої конструкції. Слабка сторона ПОП полягає в тому, що термоізоляція у цих систем гірше, ніж у токамаків, і не вирішена проблема підтримки зверненого поля.
стелараторах. У стелараторі на замкнуте тороїдальне магнітне поле накладається поле, створюване спеціальної гвинтовий обмоткою, навитої на корпус камери. Сумарне магнітне поле запобігає дрейф плазми в напрямку від центру і пригнічує...
