Плазмено отопление - Физическа енциклопедия
НАГРЯВАНЕ НА ПЛАЗМАТА - процес на трансфер на енергия вътр. източници в хаотична енергия. движение на плазмените частици; важно за осъществяването на контролиран термоядрен синтез.
Има няколко. методи H. p. В инсталации с магн. задържането на плазмата (токамаки, отворени капани, стеларатори и др.) са основните: омично (джаулово) отопление; отопление с HF електромагнит. полета; нагряване чрез лъчи от атоми. При импулсни инсталации с магнит. задържането на плазма се използва и чрез нагряване с помощта на бързо нарастващ магнит. полета, плазмено инжектиране на електронни и йонни лъчи и лазерно лъчение.
Омично отопление naib. просто от физическо. принципи и технически. изпълнение; отнася се за гл. обр. в затворени капани - токамаки и звезди. Мощни оми. H. p. Определя се от f-loy P = I 2 R, където I е тороидалният ток, R е съпротивлението на плазмената верига. Т. до. Токът I е ограничен отгоре от условията на плазмена стабилност, омична мощност. отоплението е чудесно само при висока плазмена устойчивост. За пълно йонизиране. плазма R T -3/2, където T е температурата на плазмата, следователно мощността на ома. нагряването бързо намалява с повишаване на температурата и при термоядрена температура-pax (T
10 8 K) използвайте други методи за нагряване.
Високочестотна H. p.. най-често въз основа на използването на декомп. резонансни ефекти.
Йон-циклотронното резонансно нагряване (ICRH) се определя от условието за равенство на честотата w ext. поле на първата или втората хармоника на йонната циклотронна честота w = wBi = ZieB/mic (Zie е зарядът на йона, B е индукцията на ограничаващото магнитно поле, mi е масата на йона). Обикновено ICRN в големите токамаци изисква използването на електромагнит. трептения с дължина на вълната
10 м. Понякога ICRN се използва върху йони с малки примеси (например върху йони He 3 в деутериева плазма). Също така е възможно да се създадат условия, когато в ICRN ще се инвестира енергия основно. в електрони. На големи модерни. токамаци, мощността на ICRN достига 18 MW. Предимствата на ICRN са свързани. простота и наличност на мощни генератори на диапазони от диаметър, отн. недостатъкът е трудността при въвеждане на DV трептения в плазмата, което изисква инсталиране директно във вакуумната камера на токамака на сложни антенни конструкции, изложени на разпадане. видове плазмена радиация. ICRN (подобно на други видове RF отопление) също се използва успешно в отворени капани и стеларатори.
Долното хибридно нагряване (LHH) се основава на наличието на резонанс за бързи магнитозвукови вълни (вж. Вълни в плазма) близо до т.нар. по-ниска хибридна честота, ръбовете за плазма с един вид йони е равна на (wBiwBe) 1/2, където wBe = eB/tes е електронната циклотронна честота. При големите токамаки по-ниската хибридна честота съответства на дължината на вълната
10-20 см. Мощност на NGN в момента експериментите достигат 10 MW. Излагането на плазма на високочестотно поле в долния хибриден честотен диапазон също се използва за възбуждане и поддържане на тороидален ток в затворени инсталации.
Електронно-циклотронното резонансно нагряване (ECRH) се основава на близостта на честотата на електромагнита. вълна w към електронната циклотронна честота wВе (или нейната хармоника). За тока-маков реактор това съответства на електромагнит. вълни с дължина 1-2 мм, чийто генератор обикновено са жиротрони.Гиротронният комплекс на токамака Т-10 (СССР) осигурява влагане в плазмата на радиация с мощност 4 MW. Използването на мощен ECRN в отворени капани ви позволява да създавате в тях "надтермични" електрони, което е необходимо за образуването на топлинни бариери в тях (вж. Отворени капани). ECRN и други резонансни методи на нагряване позволяват в def. контролира разпределението на отоплителната мощност върху плазменото сечение.