Stellarator
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 13. december 2020; checks kræver 7 redigeringer .Stellarator er en type reaktor til kontrolleret termonuklear fusion . Navnet kommer af lat. stella er en stjerne , hvilket skulle indikere ligheden mellem de processer, der foregår i stjernebilledet og inde i stjernerne. Opfundet af den amerikanske fysiker L. Spitzer i 1950, blev den første prøve bygget under hans ledelse året efter som en del af det hemmelige Matterhorn-projekt .
Design og funktionsprincip
Stellarator er en lukket magnetisk fælde til at holde højtemperaturplasma . Den grundlæggende forskel mellem en stellarator og en tokamak er, at magnetfeltet til isolering af plasmaet fra de indre vægge af det toroidale kammer er fuldstændigt skabt af eksterne spoler, som blandt andet gør det muligt at bruge det i en kontinuerlig tilstand. Dens kraftlinjer gennemgår en rotationstransformation, som et resultat af hvilken disse linjer gentagne gange går rundt langs torusen og danner et system af lukkede toroidale magnetiske overflader indlejret i hinanden.
I alle stellaratorer bygget i det 20. århundrede lignede rotationstransformationskonfigurationerne hinanden [1] , en af disse konfigurationer blev ansøgt om et USSR copyright-certifikat under navnet Torsatron [2] . I denne konfiguration blev det påkrævede magnetfelt skabt af to viklinger - en spiralformet (skaber et langsgående magnetfelt med egenskaben til at transformere rotationen af feltlinjer) og en poloidformet (kompenserende) vikling, der dækker det, ved hjælp af hvilken komponenten af magnetfeltet vinkelret på torusens plan, skabt af strømmen af den spiralformede vikling, kompenseres i plasmavolumenet . Stellarator-torsatronens enhed er tydeligt vist her [3] . Konfigurationen af "torsatron"-typen var langt fra perfekt og havde mange faktorer, der i praksis reducerede den teoretiske plasmaindeslutningstid væsentligt. Derfor havde plasma indeslutning i tokamaks i lang tid væsentligt bedre ydeevne end i stjerneratorer [1] . Undersøgelsen af plasmas adfærd i stellarator-torsatroner gjorde det imidlertid muligt i fremtiden at skabe stellaratorer af en fundamentalt ny type (se nedenfor).
Betydelige fremskridt i udviklingen af stjerner blev opnået i begyndelsen af det 21. århundrede på grund af den stærke udvikling af computerteknologier og især computersystemer til ingeniørdesign. Med deres hjælp blev stellaratorens magnetiske system optimeret. Som et resultat dukkede en helt ny konfiguration af rotationstransformation op - hvis i "torsatron" -konfigurationen blev det nødvendige magnetfelt skabt af to viklinger - spiralformet og poloidalt (se ovenfor), så i den nye konfiguration blev magnetfeltet udelukkende skabt af en vikling, bestående af modulære tredimensionelle toroidale spoler, det er vanskeligt, hvis buede form blev beregnet ved hjælp af de ovennævnte computerprogrammer [1] .
Arbejdsproces
En toroidformet vakuumbeholder (i modsætning til en tokamak har en stellarator ikke azimutal symmetri - den magnetiske overflade har form som en "krøllet donut") pumpes ud til et højt vakuum og fyldes derefter med en blanding af deuterium og tritium. Derefter skabes plasma og opvarmes. Energi indføres i plasmaet ved hjælp af elektromagnetisk stråling - den såkaldte cyklotronresonans . Efter at have nået temperaturer, der er tilstrækkelige til at overvinde Coulomb-frastødningen mellem deuterium- og tritiumkerner , begynder termonukleære reaktioner .
Det faktum, at der kræves et toroidformet kar, snarere end et sfærisk , til den magnetiske indeslutning af plasmaet, er direkte relateret til "hedgehog-sætningen" , ifølge hvilken det "sfæriske pindsvin" ikke kan kæmmes - i det mindste på et punkt af pindsvinet vil nålene stå vinkelret på "pindsvinets overflade". Dette er direkte relateret til overfladens topologiske egenskab - kuglens Euler-karakteristik er 2. På den anden side er det muligt at kæmme torus glat, da dens Euler-karakteristik er 0. Når man betragter magnetfeltvektoren som en nål, bliver det klart, at en lukket magnetisk overflade kun kan være en overflade med Euler-karakteristik lig nul - inklusive den toroidale.
Nogle aktive stjerner
- Stor spiralformet enhed (Japan)
- Wendelstein 7-AS (Tyskland)
- Wendelstein 7X [4]
- Hurricane-3M (Kharkiv, Ukraine)
- L-2M (Moskva, Rusland)
- TJ-II (Madrid, Spanien)
Se også
Noter
- ↑ 1 2 3 E. P. Velikhov , S. V. Putvinsky. Termonuklear reaktor // Termonuklear energi. Status og rolle på lang sigt. - 1999. Arkiveret den 20. september 2020.
- ↑ Torsatron - USSR Author's Certificate 15/1/1976 - SU 433908 | Base af patenter i USSR . Dato for adgang: 16. juni 2015. Arkiveret fra originalen 17. juni 2015.
- ↑ Encyclopedia of Physics and Technology - Stellaratorer . Dato for adgang: 16. juni 2015. Arkiveret fra originalen 17. juni 2015.
- ↑ Sammenfletningsregler. Tyskland lancerede den kraftigste termonukleare reaktor . Hentet 6. juli 2020. Arkiveret fra originalen 25. september 2020.
Links
- Encyclopedia of Physics and Technology - Stellaratorer
- Energihjemmeside - Stellarator
- Spitzer L "Stellarator" // UFN 71 328-338 (1960)
- Lyman Spitzer, The Stellarator Concept // Phys. Fluids 1, 253 (1958); doi:10.1063/1.1705883
- John L. Johnson, The Evolution of Stellarator Theory på Princeton // 13th International Stellarator Workshop
- Stellarator-renæssancen // ITER Newsline #172, 15. apr. 2011
- http://ocw.mit.edu/courses/nuclear-engineering/22-012-seminar-fusion-and-plasma-physics-spring-2006/assignments/stellarators.pdf
 Ordbøger og encyklopædier | |
|---|---|
| I bibliografiske kataloger |
| Eksperimentelle installationer af termonuklear fusion | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Plasma magnetisk indeslutning |
| ||||||||||||||||
| Inerti styret termonuklear fusion |
| ||||||||||||||||
| International Fusion Materials | |||||||||||||||||