Техника - молодёжи 2004-02, страница 37

ского давления переносного движения частиц раздвигает стенки струи, так как она существенно больше магнитного давления, которое равно тепловому газокинетическому давлению.

Б) Перетяжка, которая перемещается вдоль струи со скоростью медленных ядер (трития), разрушается аналогично за счет движения через нее быстрых ядер (дейтерия) с разностью скоростей ядер дейтерия и трития.

В) Для перетяжки, которая перемещается с высокой скоростью (ядер дейтерия) времени на ее развитие мало. Она разрушается низкоскоростными ядрами (трития), на которые она налетает с разницей скоростей ядер плазмы. Перетяжка, движущаяся с промежуточной скоростью, разрушается с одного торца давлением преимущественно ядер дейтерия, а с другого — трития. Итак, плазменная струя устойчива к перетяжкам.

На изогнутых участках, кроме электромагнитных сил, направленных к оси, на плазму в том же направлении действуют центробежные силы. Развитию и движению дуги будут препятствовать следующие причины. Основной высокоскоростной поток плазмы в дугу не пойдет, так как имеет большую скорость вдоль оси струи. Прямолинейный участок существенно короче дуги, и ток в виде высокоскоростных электронов будет протекать через него. Этот участок будет заполнен плазмой. В случае наличия в дуге тока, возникает электромагнитная сила. Она значительно больше силы, связанной с изменением энергии магнитного поля при изгибе дуги. Под ее действием потоки плазмы прямолинейной части и дуги объединятся в общую струю, на ее осевую линию.

Изложенные соображения доказывают устойчивость плазменной струи в условиях данного реактора. Это согласуется с информацией об устойчивых плазменных струях Солнца, о чем упоминалось вначале.

К сказанному выше добавим следующее.

Дейтериево-тритиевая плазменная струя приходит в точку предполагаемого начала реакции синтеза уже готовая к реакции, времени на ее разогрев не требуется.

Встречное движение электронов подтормаживает движение ядер струи плазмы.

За счет уходящих из струи вслед за ядрами гелия электронов ток несколько возрастает навстречу потоку.

Электромагнитное излучение из струи плазмы на стенки реактора не имеет решающего значения ввиду относительно малой величины. На крышку реактора оказывает давление атмосферный воздух. При диаметре корпуса около 1 м оно равно 10 т.

В процессе работы системы «анод — плазменная струя — катод» потерь энергии из высокоскоростной компоненты плазмы на анод не будет, так как она изолирована от анода магнитным полем формирователя. Уход тепла от низкотемпературной плазмы на ввод и стенки камеры неизбежен, но ввиду сравнительно небольшой температуры и плотности плазмы потери тепла будут относительно небольшими. Что касается пары «катод — струя», то вся энергия струи будет воспринята катодом и отведена от него теплоносителем. Ввиду того, что скорость переносного движения частиц плазмы струи близка по величине к их тепловой скорости, то охлаждения плазмы на подходе к катоду за счет ее соприкосновения с ним не будет.

Определенные технические трудности будут сопряжены с реализацией и эксплуатацией ускорителя плазмы на напряжение 130 кВ. Желательно снизить напряжение до уровня, который получается при непосредственном выпрямлении стандартного напряжения 35 кВ промышленной частоты. Такой вариант возможен и целесообразен. В этом случае в ускоритель подается равномерная смесь дейтерия и трития, что позволит получить на выходе готовую к реакции синтеза плазму, ядра которой будут иметь энергию 40— 50 кЭв. Что касается формирователя, то в его камеру будет подаваться также дейтериево-тритиевая смесь, но в минимальном количестве, которое необходимо лишь для создания в этом объеме низкотемпературной плазмы, обеспечивающей токопод-вод анода к плазменной струе. При

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2 2 0 0 4

35

этом снижаются требования к формирователю в части ускорения тритиевой компоненты. Такое ускорение может не потребоваться, хотя левая часть формирователя должна сохранить бегущее магнитное поле. Отказ от переменного магнитного поля в правой части формирователя позволит улучшить подвод тока от анода к плазменной струе, применить сплошной металлический анод, что проще и надежнее. Кроме того, вход в активную зону дейтериево-тритиевой плазмы, у которой все ядра имеют одинаковую температуру более спокойный, чем при наличии относительно холодной и быстро расширяющейся при нагреве тритиевой компоненты.

Литература

1.И.В. Курчатов. О возможности термоядерных реакций в газовом разряде. М. 1956.

2. Л.А. Арцимович. Управляемые термоядерные реакции. Гос. изд. физ.-мат. литер. М. 1961.

3. Амаса С.Бишоп. Проект Шервуд. Программа США по управляемому термоядерному синтезу. Атомиздат. 1960.

3. С.Б. Пикельнер. Основы космической электродинамики. Гос. изд. физ.-мат. литер. М. 1961, с. 251 — 259.

4. Физический энциклопедический словарь. Москва. «Советская энциклопедия». 1984.

5. Л.К. Сорокин. Исследование тя-гово-энергетических характеристик линейного асинхронного двигателя с параллельным соединением первичной обмотки. Энергоатомиздат. «Электротехника». 1985, с. 21—25.

п

Неустойчивости плазменной струи с током. V — скорость частиц, N — линейная плотность, h — электронный ток, F — силы, действующие на плазму