Stellarator

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 13 decembrie 2020; verificările necesită 7 modificări .

Stellarator  este un tip de reactor pentru fuziune termonucleară controlată . Numele provine de la lat.  stella este o stea , ceea ce ar trebui să indice asemănarea proceselor care au loc în stellarator și în interiorul stelelor. Inventat de fizicianul american L. Spitzer în 1950, primul eșantion a fost construit sub conducerea sa în anul următor, ca parte a proiectului secret Matterhorn .

Proiectare și principiu de funcționare

Stellarator este o capcană magnetică închisă pentru păstrarea plasmei la temperatură ridicată . Diferența fundamentală dintre un stellarator și un tokamak este că câmpul magnetic pentru izolarea plasmei de pereții interiori ai camerei toroidale este complet creat de bobine externe, ceea ce, printre altele, îi permite să fie utilizat într-un mod continuu. Liniile sale de forță suferă o transformare de rotație, în urma căreia aceste linii se învârt în mod repetat de-a lungul torusului și formează un sistem de suprafețe magnetice toroidale închise imbricate unele în altele.

La toate stellaratoarele construite în secolul al XX-lea, configurațiile de transformare rotațională erau similare între ele [1] , una dintre aceste configurații a fost aplicată pentru un certificat de drepturi de autor al URSS sub numele Torsatron [2] . În această configurație, câmpul magnetic necesar a fost creat de două înfășurări - una elicoidală (creând un câmp magnetic longitudinal cu proprietatea de a transforma rotația liniilor de câmp) și o înfășurare poloidală (compensatoare) care îl acoperă, cu ajutorul căreia componenta a câmpului magnetic perpendicular pe planul torusului, creat de curentul înfășurării elicoidale, este compensat în volumul plasmei. Dispozitivul stellarator-torsatron este prezentat clar aici [3] . Configurația tipului „torsatron” a fost departe de a fi perfectă și a avut mulți factori care, în practică, au redus semnificativ timpul teoretic de izolare a plasmei. Prin urmare, pentru o lungă perioadă de timp, confinarea cu plasmă în tokamak-uri a avut performanțe semnificativ mai bune decât la stellaratori [1] . Cu toate acestea, studiul comportamentului plasmei în stellarator-torsatron a făcut posibilă în viitor crearea de stellaratoare de un tip fundamental nou (vezi mai jos).

Progrese semnificative în dezvoltarea stellaratorilor au fost realizate la începutul secolului al XXI-lea datorită dezvoltării puternice a tehnologiilor informatice și, în special, a sistemelor informatice pentru proiectarea inginerească. Cu ajutorul lor, sistemul magnetic al stellaratorului a fost optimizat. Ca urmare, a apărut o configurație complet nouă de transformare rotațională - dacă în configurația „torsatron” câmpul magnetic necesar a fost creat de două înfășurări - elicoidal și poloidal (vezi mai sus), atunci în noua configurație câmpul magnetic a fost creat exclusiv de o înfășurare, constând din bobine toroidale tridimensionale modulare, este dificil a cărei formă curbă a fost calculată cu ajutorul programelor de calculator menționate mai sus [1] .

Procesul de lucru

Un vas toroidal cu vid (spre deosebire de un tokamak, un stellarator nu are simetrie azimutală - suprafața magnetică are forma unei „gogoși mototolit”) este pompat într-un vid înalt și apoi umplut cu un amestec de deuteriu și tritiu. Apoi plasma este creată și încălzită. Energia este introdusă în plasmă folosind radiația electromagnetică  - așa-numita rezonanță ciclotronică . La atingerea temperaturilor suficiente pentru a depăși repulsia coulombiană dintre nucleele de deuteriu și tritiu , încep reacțiile termonucleare .

Faptul că un vas toroidal , mai degrabă decât unul sferic , este necesar pentru confinarea magnetică a plasmei este direct legat de „teorema ariciului” , conform căreia „ariciul sferic” nu poate fi pieptănat - cel puțin într-un punct al ariciul acele vor sta perpendicular pe „suprafața ariciului”. Acest lucru este direct legat de proprietatea topologică a suprafeței - caracteristica Euler a sferei este 2. Pe de altă parte, este posibil să pieptănați ușor torul, deoarece caracteristica lui Euler este 0. Când se consideră vectorul câmpului magnetic ca un ac, devine clar că o suprafață magnetică închisă nu poate fi decât o suprafață cu caracteristica Euler egală cu zero - inclusiv pe cea toroidală.

Unii stellaratori activi

Vezi și

Note

  1. ↑ 1 2 3 E. P. Velikhov , S. V. Putvinsky. Reactor termonuclear  // Energie termonucleară. Statut și rol pe termen lung. - 1999. Arhivat la 20 septembrie 2020.
  2. ↑ Torsatron - Certificat de autor URSS 15.1.1976 - SU 433908 | Baza de brevete a URSS . Data accesului: 16 iunie 2015. Arhivat din original pe 17 iunie 2015.
  3. ↑ Encyclopedia of Physics and Technology - Stellarators . Data accesului: 16 iunie 2015. Arhivat din original pe 17 iunie 2015.
  4. ↑ Reguli de îmbinare. Germania a lansat cel mai puternic reactor termonuclear . Preluat la 6 iulie 2020. Arhivat din original la 25 septembrie 2020.

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice