Аксиально-симметричная Аксиально-симметричная амбиполярная ловушка АМБАЛамбиполярная ловушка АМБАЛ--ММ

Т.Д.Ахметов, В.С.Белкин, Е.Д.Бендер, И.О.Беспамятнов, В.И.Давыденко, Г.И.Димов, А.С.Донин, А.Н.Драничников, Е.А.Гилев, С.Б.Земцов, В.Г.Игошин, А.А.Кабанцев, В.М.Карлинер, Ю.В.Коваленко, А.С.Кривенко, С.В.Максимова, И.И.Морозов, И.К.Парахин, М.Б.Персов, П.А.Поташев, В.В.Разоренов, В.Б.Рева, В.Я.Савкин, Е.А.Сборщиков, В.Г.Соколов, Е.И.Солдаткина, С.Ю.Таскаев, А.Д.Хильченко, Ю.С.Храмов, Г.И.Шульженко

СодержаниеСодержание

Эксперименты на концевой системе

Эксперименты на центральном соленоиде

Прогресс на GAMMA-10

Проект аксиально-симметричной Проект аксиально-симметричной амбиполярной ловушки АМБАЛ-Мамбиполярной ловушки АМБАЛ-М

В экспериментальном залеВ экспериментальном зале

Концевая система АМБАЛ-МКонцевая система АМБАЛ-М

1 – катушки пробкотрона, 2 – соленоид источника плазмы, 3 – источник плазмы, 4 – плазмоприемник, 5 – катушки полукаспа, 6 и 7 – входная и выходная пробки.

Термоизолированная плазма в пробкотронеТермоизолированная плазма в пробкотроне

Продольные профили потенциала плазмы

1- на периферии, 2- вдоль силовой линии из канала источника, 3- вдоль силовой линии из половинного радиуса канала, 4- на оси

Параметры плазмы в пробкотроне

a ~ 8 см n ~ 0.8·1013 см-3

Ei~ 200 эВ Te~50 эВ

Протекание тока вдоль концевой системыПротекание тока вдоль концевой системы

Ie~ 1 кА

МГД-устойчивость плазмы в концевой системеМГД-устойчивость плазмы в концевой системе

Измеренный профиль давления плазмы в полукаспе

МГД-устойчивость плазмы сохраняется при отключении полукаспаВозможные причины:•Благоприятный профиль давления в пробкотроне•Вмороженность в источник плазмы

Зона неадиабатичности

Плазма полукаспа обеспечивает 3-х кратный запас МГД устойчивости

Электростатический и магнитный переносЭлектростатический и магнитный перенос

BEnEncE )~~cos(~~~

BBnBnu rrB )~~cos(~~~ 0Магнитный -

.

Спектры колебаний плотности и магнитного поля

Электростатический -

Спектр магнитного потока

D dn drM ~ - см с ~ ,0 3 104 2

ccmD /102~ 25

Эксперименты на центральном соленоидеЭксперименты на центральном соленоиде

Центральный соленоид АМБАЛ-МЦентральный соленоид АМБАЛ-М

Горячая плазма в центральном соленоиде Горячая плазма в центральном соленоиде АМБАЛ-МАМБАЛ-М

Механизмы получения горячей плазмы в соленоиде•Стохастический нагрев ионов электростатическими флуктуациями

•Нагрев электронов продольным током

•Термоизоляция во входной пробке

L 6 m, D 0.4 m,  n 2·1013 cm-3, Ti 200 eV, Te 45 eV, ~ 0.05

Параметры плазмы в соленоиде

Эксперимент с отсечкой тока в источникеЭксперимент с отсечкой тока в источнике

Осциллограмма тока источника плазмы

Осциллограмма плотности плазмы

Радиальные профили плотности плазмы

Поперечный перенос в спокойной стадииПоперечный перенос в спокойной стадии

r

cEB

n n E~

~ cos(~,~ )

ccmD /102~ 23

0 5 10 15 20 25 300

10

20

30

40

50

Плотность плазмы на оси Диамагнтизм

U, V

p, atm.

n, 1013 cm-3

Te, eV

Профили Te

with gas

without gas

r, cm

Увеличение плотности плазмы в Увеличение плотности плазмы в центральном соленоиде при напуске водородацентральном соленоиде при напуске водорода

0 2 4 6 8 10 12 14 160

1

2

3

4

5

6

6 atm. = 75 lTorr/s

0 5 10 15 20 25 300

1

2

3

4

5

Плотность плазмы

r, cm

n, 1013 cm-3

with gaswithout gas

0 2 4 6 8 10 12 14 160

1

2

3

4

5

p, atm.

Повышение относительного давления Повышение относительного давления плазмы в центральном соленоидеплазмы в центральном соленоиде

without gas, B=2 kGswithout gas, B=1 kGs with gas, B=1 kGs

r, cm

n, 1013 cm-3

0 5 10 15 20 25 300

1

2

3

4

5

= 8n(Ti+Te)/B2

эксп ≈ 30-40%

МГД-стабилизация плазмы в центральном МГД-стабилизация плазмы в центральном соленоиде проводящим кожухомсоленоиде проводящим кожухом

100 0 100 200 300 400 500 600 700 8000

10

20

30

40

50

60

70

80r, cm

z, cm

Достижение βcr ~ 0.6 – 0.7

•Заполнение соленоида двумя источниками плазмы•Инжекция сфокусированного нагревного пучка быстрых атомов

ИЦР нагрев плазмы в центральном соленоидеИЦР нагрев плазмы в центральном соленоиде

2 – 8 МГц, 1 МВт ВЧ-генератор

Плотность 3·1013 см-3 и диаметр 40 см плазмы в соленоиде обеспечивают распространение быстрых магнитозвуковых волн и приосевой нагрев плазмы по успешно применяемым в токамаках схемам

Вопросы для исследований•Эффективность нагрева•Получение популяции быстрых ионов•Поперечный перенос при ИЦР нагреве

ВЧ-антенна для центрального соленоидаВЧ-антенна для центрального соленоида

Боковые графитовые лимитеры с наклонными щелями

Фарадеевский экран

Токовая полоса

Вид со стороны плазмы Вид сбоку

Схема Схема GAMMA-10GAMMA-10

Внутренний транспортный барьер на Внутренний транспортный барьер на GAMMA-10GAMMA-10

Создание цилиндрического слоя энергичных электронов в центральной ячейке

Развертка рентгеновского излучения сечения плазмы

δneh/ne~ 10-5 Eeh ~ 2 кэВ

Параметры плазмы на Параметры плазмы на GAMMA-10GAMMA-10

Te ≈ 750 эВ

Ei ≈ 6.5 кэВ

nс≈ 0.5-1.0·1013 см-3

ЗаключениеЗаключение

Аксиально-симметричная амбиполярная ловушка

имеет несомненные реакторные перспективы