I.Общие проблемы осуществления термоядерного синтеза
Существует всего несколько фундаментальных источников энергии. Ядерные реакции синтеза – это один из таких источников энергии, где она производится за счёт работы ядерных сил, совершаемых при слиянии ядер лёгких элементов и образовании более тяжёлых. Практический интерес представляют 2 реакции, в которых дейтерий или тритий подвергаются бомбардировке пучками дейтонов, ускоренных до нескольких кэВ.
II. Проблема нагрева и удержания плазмы
Существует ряд проблем, возникающих при осуществлении управляемого термоядерного синтеза (УТС). В связи с этим разрабатываются методы их решения. Возникают следующие вопросы:
1) как нагреть плазму до громадных температур
2) как ликвидировать потери энергии вследствие теплопроводности
Основная идея решения проблемы потери энергии состоит в использовании:
· принципа магнитной термоизоляции. Применение магнитной стенки ликвидирует огромные потоки тепла, связанные с теплопроводностью. Но потери тепла могут происходить и из-за излучения. Выход излучения может быть уменьшен путём окружения зоны реакции хорошо отражающими стенками;
1) для эффективного отвода тепла может использоваться забытая конструкция пробкотронов – это магнитные ловушки, в которых используются магнитные зеркала или магнитные пробки – особой конфигурации магнитное поле, напряжённость которой на торцах выше, чем в центре;
2) третье направление поиска управляемого синтеза основано на следующем: функции термоизоляции и нагревания плазмы возлагаются на кратковременный импульс тока, пропускаемый через разреженный газ. За счёт взаимодействия тока с собственным магнитным полем должно происходить сжатие плазменного шнура к оси разряда. Нагревание плазмы происходит за счёт работы сил сжатия и за счёт джоулева тепла;
По мере повышения электронной температуры проводимость плазмы быстро растёт и эффективность джоулева нагрева соответственно падает. В результате возникает необходимость в разработке других методов нагревания плазмы. Наиболее многообещающий метод
· метод инжекции пучков быстрых нейтральных частиц и использование высокочастотных методов нагрева;
· так же для подвода энергии в качестве источника может быть использован лазерный луч – основа лазерного УТС.
Потоки плазмы вызывают ускоренную эрозию стенок реактора, в результате придется часто менять. Проблема эрозии стенок реактора решается путём использования маленького резонансного магнитного поля, которое мешает разрушать стенки.
Все устройства, в которых собственно и осуществляется синтез, делят на 2 больших класса:
1) стационарные (основанные на магнитном удержании горячей плазмы)
2) импульсные системы (сжатие лазерным излучением).
Среди «выживших» систем в настоящее время лидируют токамаки и стеллаторы. Слово токамак – это сокращение тороидальная камера магнитной катушки – основных элементов этой магнитной ловушки, изобретённой А.Д. Сахаровым в 1950 г. Камера токамака надета на железный сердечник, возникающий плазменный виток служит вторичной обмоткой.
В 1998 г. был закончен инженерный проект токамака – реактора ИТЕР, который планируется построить в 2010 – 2011 гг. Основная задача ИТЕРа будет заключаться в производстве электроэнергии. Государство, на чьей территории будет строиться реактор, должно оплатить примерно половину его стоимости. В результате жесткой борьбы среди множества стран президент Франции Жак Ширак заявил, что реактор будет построен в Кадараше под Марселем.
Стеллатор – это магнитная ловушка с замкнутыми магнитными поверхностями, которые создаются с помощью внешних витков, а не током, протекающим по плазме, в отличие от токамаков. Изобретён в США Л. Спитцером.
Лекция 11
Поляризационная диагностика плазмы
План лекции
I. Общая характеристика поляризационной диагностики
II. Квантово-механическое описание, процесс поляризации ансамбля частиц
I.Общая характеристика поляризационной диагностики
Необходимость создания новых бесконтактных методов определения параметров плазмы вызвана созданием промышленных МГД-установок, мощных газовых лазеров и проблемами термоядерного синтеза. Оптические методы диагностики плазмы основаны на использовании энергетических и спектральных характеристик собственного и рассеянного излучения изучаемого объекта. Известно, также, что информация об анизотропии внутренних процессов содержится в поляризационных характеристиках излучения. В связи с этим большие возможности для исследования плазмы открывает метод поляризационной диагностики, базирующийся на известном в физике явлении самовыстраивания ансамбля частиц, приводящего к частичной линейной поляризации излучения и содержащее информацию о параметрах плазмы. В настоящее время явление выстраивания атомного ансамбля, приводящее к поляризации излучения, обнаружено в широком классе стационарных плазменных объектов: в положительном столбе тлеющего разряда, в ВЧ и плазменно-пучковом разряде, плазме рабочего тела МГД-генератора, а также в некоторых импульсных плазменных средах: в системе РЭП (релятивистский электронный пучок) - газ, области взаимодействия с газом движущейся плазмы ИПП (импульсный плазменный поток).
Для большинства вышеперечисленных объектов разработана методика поляризационной спектроскопии. Методика поляризационных исследований получила большое распространение относительно недавно, и вся информация об исследовании поляризационных характеристиках излучения разбросана по различным научным журналам. Поэтому данная глава пособия является первой попыткой рассмотреть методику поляризационной спектроскопии на примере ее использования для определения параметров плазменного потока.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 270; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!