A Stellarator a szabályozott termonukleáris fúziós reaktorok egyik típusa . A név a lat. A stella egy csillag , ami a sztellarátorban és a csillagok belsejében lezajló folyamatok hasonlóságát jelzi. Az első mintát L. Spitzer amerikai fizikus találta fel 1950-ben, és a következő évben az ő vezetésével készült el a titkos Matterhorn projekt részeként .
A Stellarator egy zárt mágneses csapda a magas hőmérsékletű plazma megtartására . A sztellarátor és a tokamak közötti alapvető különbség az , hogy a plazma toroidális kamra belső falaitól való leválasztására szolgáló mágneses mezőt teljes egészében külső tekercsek hozzák létre, ami többek között lehetővé teszi a folyamatos üzemmódban történő használatát. Erővonalai rotációs átalakuláson mennek keresztül, melynek eredményeként ezek a vonalak ismételten körbejárják a tórusz mentén, és egymásba ágyazott zárt toroid mágneses felületek rendszerét alkotják.
A 20. században épített összes sztellarátorban a rotációs transzformációs konfigurációk hasonlóak voltak [1] , az egyik ilyen konfigurációt kérték fel a Szovjetunió szerzői jogi tanúsítványára Torsatron néven [2] . Ebben a konfigurációban a szükséges mágneses teret két tekercs hozta létre - egy spirális (hosszirányú mágneses teret hoz létre, amely a térvonalak forgását átalakítja) és egy poloidális (kompenzáló) tekercs, amely lefedi, amelyek segítségével az alkatrész a tórusz síkjára merőleges mágneses tér, amelyet a spirális tekercs árama hoz létre, a plazmatérfogatban kompenzálódik. Itt jól látható a sztellarátor-torzatron eszköze [3] . A "torsatron" típus konfigurációja korántsem volt tökéletes, és számos olyan tényezőt tartalmazott, amelyek a gyakorlatban jelentősen csökkentették az elméleti plazmazáródási időt. Ezért a tokamakokban a plazmazárás hosszú ideig szignifikánsan jobb teljesítményt nyújtott, mint a sztellarátorokban [1] . A sztellarátor-torzatronokban a plazma viselkedésének vizsgálata azonban lehetővé tette a jövőben egy alapvetően új típusú sztellarátorok létrehozását (lásd alább).
A sztellarátorok fejlesztése terén a 21. század elején jelentős előrelépést értek el a számítógépes technológiák és különösen a mérnöki tervezéshez szükséges számítógépes rendszerek erőteljes fejlődése miatt. Segítségükkel optimalizálták a sztellarátor mágneses rendszerét. Ennek eredményeként a forgási transzformáció egy teljesen új konfigurációja jelent meg - ha a "torsatron" konfigurációban a szükséges mágneses teret két tekercs - spirális és poloidális - hozta létre (lásd fent), akkor az új konfigurációban a mágneses mezőt kizárólag Az egyik tekercs, amely moduláris, háromdimenziós toroid tekercsekből áll, nehézkes, amelynek ívelt alakját a fent említett számítógépes programokkal számítottam ki [1] .
A toroid alakú vákuumtartályt (a tokamaktól eltérően a sztellarátornak nincs azimutális szimmetriája – a mágneses felület „gyűrött fánk” alakú) nagy vákuumba pumpálják, majd megtöltik deutérium és trícium keverékével. Ezután plazmát állítanak elő és melegítik. Az energiát elektromágneses sugárzás – az úgynevezett ciklotronrezonancia – segítségével juttatják a plazmába . A deutérium és a trícium atommagok közötti Coulomb-taszítás leküzdéséhez elegendő hőmérséklet elérésekor termonukleáris reakciók kezdődnek .
Az a tény, hogy a plazma mágneses bezárásához nem gömb alakú , hanem toroid edényre van szükség, közvetlenül összefügg a "sündisznó-tétellel" , amely szerint a "gömb alakú sündisznó" nem fésülhető - legalábbis egy ponton. a sün a tűk merőlegesen fognak állni a "sün felszínére". Ez közvetlenül összefügg a felület topológiai tulajdonságával - a gömb Euler-karakterisztikája 2. Másrészt a tórusz simán átfésülhető, mivel az Euler-karakterisztikája 0. Ha a mágneses térvektort tekintjük tűvel világossá válik, hogy zárt mágneses felület csak olyan felület lehet, amelynek Euler-karakterisztikája egyenlő nullával - beleértve a toroidálist is.
![]() | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
Termonukleáris fúziós kísérleti létesítmények | |||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Plazma mágneses elzárás |
| ||||||||||||||||
Inerciálisan szabályozott termonukleáris fúzió |
| ||||||||||||||||
Nemzetközi Fusion Materials Besugárzási |