Sztellarátor

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 .  

Kialakítás és működési elv

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] .

Munkafolyamat

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.

Néhány aktív sztellarátor

• Nagy helikális eszköz (Japán)
• Wendelstein 7-AS (Németország)
• Wendelstein 7X [4]
• Hurricane-3M (Kharkiv, Ukrajna)
• L-2M (Moszkva, Oroszország)
• TJ-II (Madrid, Spanyolország)

Lásd még

• Irányított termonukleáris fúzió
• tokamak
• Inerciálisan szabályozott termonukleáris fúzió

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 3 E. P. Velikhov , S. V. Putvinsky. Termonukleáris reaktor  // Termonukleáris energia. Státusz és szerep hosszú távon. - 1999. Archiválva : 2020. szeptember 20.
2. ↑ Torsatron – Szovjetunió szerzői bizonyítványa 1976.01.15. – SU 433908 | A Szovjetunió szabadalmainak alapja . Hozzáférés dátuma: 2015. június 16. Az eredetiből archiválva : 2015. június 17. (határozatlan)
3. ↑ Fizikai és technológiai enciklopédiák – sztellarátorok . Hozzáférés dátuma: 2015. június 16. Az eredetiből archiválva : 2015. június 17. (határozatlan)
4. ↑ Egyesítési szabályok. Németország elindította a legerősebb termonukleáris reaktort . Letöltve: 2020. július 6. Az eredetiből archiválva : 2020. szeptember 25. (határozatlan)

Linkek

• Fizikai és Technológiai Enciklopédia - Sztellarátorok
• Energia honlap - 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, A sztellarátorelmélet fejlődése Princetonban // 13. nemzetközi sztellarátor műhely
• A sztellarátor reneszánsza // ITER Newsline #172, 2011. ápr. 15.
• http://ocw.mit.edu/courses/nuclear-engineering/22-012-seminar-fusion-and-plasma-physics-spring-2006/assignments/stellarators.pdf

Szótárak és enciklopédiák	Nagy katalán Nagy norvég Nagy orosz Britannica (online)
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 4183081-7 J9U : 987007534032105171 LCCN : sh85127916