|
Исследование пространственного распределения излучения ионов примесей в плазме стелларатора Стеллараторное направление прочно занимает второе после токамаков место среди наиболее перспективных методов решения проблемы управляемого термоядерного синтеза (УТС). Стелларатор представляет собой тороидальную магнитную ловушку для удержания горячей плазмы. В отличие от токамаков в стеллараторе сама плазма в создании удерживающего ее магнитного поля не участвует. Все необходимые для удержания плазмы компоненты магнитного поля создаются токами в находящихся вне плазмы магнитных обмотках. Поэтому, сделав эти обмотки из сверхпроводника, можно создать на основе стелларатора стационарно действующий термоядерный реактор. Проект первого термоядерного реактора "ИТЭР", вопрос, о сооружении которого обсуждается в настоящее время, основан на схеме токамака, так как в экспериментах на токамаках уже получены параметры плазмы близкие к зажиганию термоядерной реакции. Однако в дальнейшем при практическом освоении термоядерной энергетики, предпочтение скорей всего будет отдано стеллараторам, которые могут обеспечить стационарный и экономичный режим. Магнитное поле стелларатора Л-2М создается сложением однородного тороидального поля и поля с винтовой симметрией. Для создания винтового поля используется двухзаходная винтовая обмотка с чередующимися направлениями тока. Обмотка делает 7 оборотов на обходе тора. Большой радиус тора - 1 метр, малый радиус по винтовой обмотке - 0,2 м. В результате получается магнитное поле с силовыми линиями, прокручивающимися вокруг оси при каждом обходе тора. После многих оборотов вокруг тора силовая линия образует магнитную поверхность довольно сложной формы. В стеллараторе Л-2М магнитные поверхности в поперечном сечении имеют форму близкую к эллипсу. Большая и малая оси эллипса расположены под серединой шин винтовой обмотки и вращаются вместе с ней при обходе вокруг тора. На один обход вокруг тора приходится 7 оборотов эллипса. В сечении, где расположены окна и проводятся спектральные измерения, большая ось эллипса магнитных поверхностей наклонена под углом 45° . (Рис.1.) Для создания и нагрева плазмы в стеллараторе используются два метода – омический нагрев током, возбуждаемым в плазме с помощью трансформатора, и нагрев за счет поглощения радиоволн при резонансе с частотой вращения электронов в магнитном поле (электронный циклотронный нагрев – ЭЦН). С помощью омического нагрева можно получить плазму с плотностью до 2´ 1019м-3 и температурой 400 электрон-вольт. При ЭЦН получается плазма примерно той же плотности, но температура электронов может достигать 1000 эВ (107 К). Стелларатор Л-2М оснащен множеством приборов для диагностики плазмы. Плотность плазмы измеряется с помощью интерферометра на длине волны 2 мм. Пространственное распределение плотности плазмы исследуется с помощью интерферометра на длине волны 0,337 мм, генерируемой HCN лазером. Для измерения температуры электронов используется несколько методов. Исследование спектра мягкого рентгеновского излучения позволяет определить Те в центре плазмы при Те>500 эВ. В средней части плазмы при Те>100 эВ измеряется интенсивность электронного циклотронного излучения на различных частотах. На краю плазмы при Те< 100 эВ для измерения Те используются электрические зонды. Спектральные измерения используются для определения Те по положению в плазме областей свечения спектральных линий ионов и атомов примесей. |