Page 26 - Оқу құралы ТЕРМОЯДРОЛЫҚ ЭНЕРГЕТИКА. ТОКАМАК

Ең қарапайым магнитті ұстап тұру жүйесі - соленоид. Соленоидтағы плазма
оның ортасынан төмен қарай өтетін күш сызықтарының айналасында спираль
болып, бүйірлік қозғалысты болдырмайды. Дегенмен, бұл ұшына қарай қозғалысқа
кедергі келтірмейді. Айқын шешім - торусты құра отырып, соленоидты шеңберге
бүгу. Дегенмен, мұндай келісімнің біркелкі емес екендігі дәлелденді; таза
геометриялық себептерге байланысты торустың сыртқы шетіндегі өріс ішкіге
қарағанда кішірек. Бұл асимметрия электрондар мен иондардың өріс бойымен
жылжуына әкеледі және ақырында торустың қабырғаларына соғылады.
Шешім - сызықтарды жай ғана торусты айналып өтпейтіндей етіп пішіндеу,
бірақ лолипоптағы жолақтар сияқты бұралу. Мұндай өрісте кез келген жеке бөлшек
бір жаққа, айталық, жоғары қарай жылжитын сыртқы шетіне аяқталады, содан
кейін торустың айналасындағы магниттік сызығы бойынша қозғалады, ол ішкі
жиекке аяқталады, онда ол қозғалады. басқа жолмен. Бұл шешім идеалды емес,
бірақ есептеулер көрсеткендей, бұл отынды реакторда пайдалы уақыт бойы ұстау
үшін жеткілікті.

Қажетті бұралу дизайнын жасаудың алғашқы екі шешімі - бұл бүкіл
торустыайналдыратын механикалық құрылғының көмегімен жасаған жұлдызды
құрылғы және екінші магнит өрісін жасау үшін плазма арқылы электр тогын
өткізетін z-шымшу конструкциясы сол мақсат үшін. Екі шешім де қарапайым
торуспен салыстырғанда плазманы ұстау уақытының жақсарғанын көрсетті, бірақ
екеуі де тұрақтылық шегінен жоғары бөлшектер энергиясы реакторларынан
плазманың жоғалуын тудыратын көптеген ақауларды көрсетті.

Магнит өрісі және токамак тогы. Көрсетілген тороидтық өріс және оны жасайтын
катушкалар (көк), ол жасайтын плазмалық ток (қызыл) және полоидтық өріс және
олар қабаттасқан кезде алынған бұралған өріс.
Физикалық құрылымы бойынша токамак негізінен z-шымшу тұжырымдамасымен
бірдей. Негізгі жаңалық плазманы жоғалтуға әкелетін тұрақсыздықты басқаруға
болатынын түсіну болды [15]. Мәселе егістіктердің қаншалықты «бұралғандығы»
болды; бөлшектердің ұзын осьті торустың айналасындағы орбитаға бір реттен көп
кіріп-шығуына себеп болған өрістер бұралуы аз құрылғыларға қарағанда әлдеқайда
тұрақты болды. Бұрылыстардың орбиталарға қатынасы қауіпсіздік коэффициенті
ретінде белгілі болды, q деп белгіленген. Бұрынғы құрылғылар 1⁄3-ке жақын q
шамасында жұмыс істейді, ал токамак q >> 1 шамасында жұмыс істейді. Бұл
тұрақтылықты магнитуданың бірнеше ретімен арттырады (4.1-сурет).