Резонансні дрейфові траєкторії заряджених частинок у гвинтових магнітних полях в термоядерній плазмі - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Резонансні дрейфові траєкторії заряджених частинок у гвинтових магнітних полях в термоядерній плазміРобота виконана в Харківському державному університеті Міністерство освіти України, м. Науковий керівник - доктор фізико-математичних наук, Шишкін Олександр Олександрович, провідний науковий співробітник Інституту фізики плазми, Національний науковий центр "Харківський фізико-технічний інститут", м. Офіційні опоненти: - доктор фізико-математичних наук, професор Єгоренков Володимир Дмитрович, професор кафедри експериментальної фізики, фізичний факультет Харківського державного університету; доктор фізико-математичних наук, Ткаченко Віктор Іванович, старший науковий співробітник Інституту плазмової електроніки, Національний науковий центр "Харківський фізико-технічний інститут", м. Захист відбудеться "19" листопада 1999 р. о 17 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.051.12 Харківського державного університету за адресою: 310108, м.До таких питань належать наступні: як покращити утримання a - частинок з енергією "народження" (W=3.5 МЕВ) в центрі плазми, аби "гарячі" a - частинки встигли передати енергію, що необхідна для самопідтримання термоядерної реакції, частинкам основної дейтерієво-тритієвої плазми; як усунути "холодні" a - частинки, наприклад з W=350 КЕВ, що вже віддали свою енергію частинкам основної плазми, тобто гелієвий попіл. Виконана робота повязана з дослідженнями, що проводяться в Інституті фізики плазми Національного наукового центру "Харківський фізико-технічний інститут", Науковому центрі "Інститут ядерних досліджень" НАН України, Київ, Харківському державному університеті, а також в Національному інституті термоядерних досліджень, Японія, Інституті фізики плазми фізичного товариства ім. Метою робіт, що складають зміст даної дисертації, є вивчення резонансних дрейфових траєкторій заряджених частинок у гвинтових магнітних полях пристроїв торсатронного типу для того, аби зясувати можливі механізми керування переносом прольотних заряджених частинок. Для досягнення цієї мети необхідно було розвязати такі задачі: · Вибрати засоби дослідження дрейфових траєкторій заряджених частинок у гвинтових магнітних полях і моделі магнітного поля; В процесі роботи над дисертацією були отримані результати теоретичного дослідження вибіркових щодо енергії частинок механізмів керування переносом прольотних заряджених частинок у гвинтових магнітних полях.Показано, що рух дрейфового острова має місце для магнітної конфігурації реактора - торсатрона з "квазібезсиловою" тризахідною гвинтовою обмоткою Force Free Helical Reactor (FFHR) [1], що активно вивчається як можливий термоядерний реактор [5]. Для неї, при , де - кутова напівширина дрейфового острова з , знайдений аналітичний вираз: , де - частота обертання частинки навколо тора, - частота обертання частинки навколо осі острова, - амплітуда основного гвинтового магнітного поля, - зміна амплітуди основного гвинтового магнітного поля.Кулонівське розсіяння розглядається в наближенні парних зіткнень і враховується в дрейфових рівняннях. Показано, що при певному значенні густини плазми в центрі плазмової конфігурації і певному значенні крутизни нахилу профілю плазми "рух дрейфового острова" зривається, і частинка не реагує на зміну гвинтового магнітного поля. Отже, при "столоподібному" () профілі густини плазми "рух дрейфового острова" зривається, а при "дзвоноподібному" () не зривається [4] (Рис.Дисертантом запропоновано обмежувати час існування стохастичного шару (Рис. 4) так, щоб частинки з високою енергією (наприклад, гелієвий попіл) встигали минути стохастичний шар, а частинки основної плазми не встигали полишити центр плазми [2]. Електрони швидко переміщуються по стохастичному шару: максимально віддаляються по радіусу від центру обєму утримання і після цього вертаються до нижньої межі стохастичного шару.Наводяться до розгляду питання, що повязані з практичним застосуванням результатів, що одержані в дисертаційній роботі.В дисертаційній роботі теоретично досліджено резонанс зарядженої частинки, що рухається в гвинтовому магнітному полі, з магнітним збуренням та отримані наступні результати: 1. Показано, що в магнітній конфігурації пастки FFHR для процесу "рух дрейфового острова" можна ефективно використовувати дрейфовий резонанс з кутом перекручування . Пораховані значення параметрів профілю густини плазми, за яких кулонівське розсіяння не порушує умови дрейфового резонансу. Запропонований принципово новий підхід до використання стохастизації траєкторії частинки - обмеження часу існування ззовні створюваного стохастичного шару таким чином, аби прольотні іони з високою енергією встигали минути стохастичний шар, від верхньої/нижньої його межі до нижньої/верхньої, а іони основної плазми не встигали це зробити.