WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

В экспериментах с плотностью быстрых ионов выше nf > (2.5 - 3) · 1019 м-3 зарегистрировано появление колебаний электростатического потенциала плазмы на частотах, близких к циклотронной частоте ионов в компактном пробкотроне. Эти колебания могут быть следствием развития микронеустойчивости, связанной с сильной анизотропией функции Рис. 5. Зависимость максимальной плотности быстрых ионов от мощности, захватываемой плазмой из атомарных пучков: точки – экспериментальные данные, кривая – расчёт кодом ITCS Рис. 6. Зависимости коэффициента подавления тока ионов на оси расширителя j/j0 и отношения плотности тёплых ионов к плотности невозмущённой плазмы nw/n0 от мощности, захватываемой плазмой из атомарных пучков распределения ионов в фазовом пространстве. Однако увеличения потерь, вызываемых микронеустойчивостью, не обнаружено.

Третья глава посвящена амбиполярному запиранию продольных потерь из центральной ячейки через компактный пробкотрон. Эксперименты проводились аналогично тем, что были описаны в третьей главе.

Целью было подробное исследование радиальных и временных зависи мостей скорости потерь тёплой плазмы из центральной ячейки при накоплении быстрых ионов в компактном пробкотроне. Основные результаты экспериментов перечислены ниже. Поток ионов в расширителе на тепловых энергиях уменьшался до уровня шума в экспериментах с подавленными продольными потерями. Это указывает на амбиполярный способ подавления – ионы с энергиями ниже амбиполярного потенциала не выходят в расширитель. Зависимость продольных потерь от плотности быстрых ионов в компактном пробкотроне носит пороговый характер. Наибольшее подавление j0/j = 5 наступает при плотности быстрых ионов nf = (3.5 - 4.5) · 1019 м-3, что соответствует амбиполярному потенциалу ниже электронной температуры. Радиальный профиль степени подавления плавно спадает от максимального значения 5 на оси до 1 на периферии.

В теоретической части четвёртой главы приведены оценки, описывающие амбиполярный эффект в разных предельных случаях. Показано, что сильное подавление потерь при амбиполярном потенциале порядка температуры не может быть получено ни в пределе частых, ни в пределе редких ион-ионных столкновений. Для качественной оценки промежуточного случая рассматривалась упрощённая модель. Функция распределения тёплых ионов в центральной ячейке определялась из решения кинетического уравнения со столкновительным членом в форме Крука. А движение ионов в пробочных узлах и компактном пробкотроне считалось бесстолкновительным. Рзультаты расчётов зависимости продольных потерь от длины установки, приведены на рисунке 7. Они позволяют качественно объяснить экспериментальные данные. Резкое уменьшение ионного тока связано с тем, что при нарастании амбиполярного потенциала “конус” потерь смещается в область высоких энергий где столкновения становятся более редкими и, соответственно, поток через границу “конуса” быстро уменьшается. Основным недостатком такой модели является простой вид столкновительного члена, который не учитывает диффузионный характер потока частиц в “конус” потерь в фазовом пространстве.

Существенным отличием этой оценки от задачи о потерях из адиабатической ловушки, рассмотернных Пастуховым [9] (см. также [10]), является то, что “конус” потерь в задаче о ГДЛ нельзя считать пустым.

0.L / 0 = 3.0.L / 0 = 1.0.L / 0 = 0.0.L / 0 = 0.0.0.L / 0 = 0.0.L / 0 = 0.0.L / 0 = 0.00 0.5 1 1.5 2 2.5 n f / n 0 L / 0 = 0.Рис. 7. Зависимости плотности потока ионов, нормированной на плотность плазмы в центральной ячейке n0 и тепловую скорость ионов vT i, от плотности быстрых ионов в компактном пробкотроне, нормированной на n0. Расчёты проведены для равных температур ионов и электронов Te = Ti и разных соотношений длины установки к характерной длине пробега тёплого иона L/0. Графики расположены в порядке убывания L/0 сверху вниз В Заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

Основные результаты • Установлено, что в экспериментах с 40% на установке ГДЛ характерный радиус области, занимаемой быстрыми ионами со средней энергией 10 кэВ, близок к радиусу ларморовской окружности иона с поперечной энергией, равной энергии инжектируемых атомов. Показано, что столь узкие профили формируются за счёт переноса частиц к оси установки.

• Показано, что удержание быстрых ионов в эксперименте с компактным пробкотроном (КП) определяется в основном кинетикой парных кулоновских столкновений и процессом перезарядки на инжектируемых пучках. Плотность быстрых ионов в КП достигла 4.5 · 1019 м-3 при мощности атомарной инжекции около 800 кВт Ti v j / n и на порядок превысила плотность ионов тёплой плазмы в КП. Существенных потерь частиц и энергии, связанных с развитием микронеустойчивостей, не обнаружено, несмотря на высокую степень анизотропии быстрых ионов в пространстве скоростей < W > / < W > 30 и конечное значение параметра 2.5% в компактном пробкотроне.

• Продемонстрирован эффект уменьшения потока тёплой плазмы из центральной ячейки установки ГДЛ при формировании пика плотности быстрых ионов в компактном пробкотроне. Поток тёплых ионов в приосевой области ослаблялся в 5 раз, когда плотности горячих ионов в КП и тёплой плазмы в основном пробкотроне совпадали. Полученный результат объяснён переходом от случая полностью заполненного конуса потерь при низких значениях амбиполярного потенциала, к случаю пустого конуса потерь при его значениях порядка температуры электронов.

• Создан специализированный анализатор, позволяющий измерять пространственные профили плотности потока атомов перезарядки в заданном диапазоне энергий. Совместно с атомарными пучками в качестве искусственной мишени прибор является штатной диагностикой для мониторирования пространственных распределений плотности горячих ионов в плазме ГДЛ.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. V.V. Maximov, A.V. Anikeev, P.A. Bagryansky, A.A. Ivanov, A.A.

Lizunov, S.V. Murakhtin, K. Noack, V.V. Prikhodko. Spatial profiles of fusion product flux in the gas dynamic trap with deuterium neutral beam injection. // Nuclear Fusion, 2004, Vol.44, N4, P.542-547.

2. A. Abdrashitov, G. Abdrashitov, A. Anikeev, P. Bagryansky, A.

Beklemishev, P. Deichuli, A. Ivanov, S. Korepanov, V. Maximov, S.

Murakhtin, A. Lizunov, V. Prikhodko, V. Kapitonov, V. Kolmogorov, A. Khil’chenko, V. Mishagin, V. Savkin, A. Shoukaev, G.I. Shulzhenko, A. Solomakhin, A. Sorokin, D. Stepanov, N.V. Stupishin, Yu. Tsidulko, A. Zouev, K. Noack, G. Fiksel, D.J. DenHartog, Status of the GDT experiment and future plans. // Transactions of Fusion Science and Technology, 2005, Vol.47, N1T, P.27-34.

3. P.A. Bagryansky, A.V. Anikeev, A.A. Ivanov, A.A. Lizunov, V.V.

Maximov, S.V. Murakhtin, D.N. Stepanov, K. Noack, V.V. Prikhodko, A.L. Solomakhin. First results from SHIP experiment. // Transactions of Fusion Science and Technology. 2005, Vol.47, N1T, P.59-62.

4. A.V. Anikeev, P.A. Bagryansky, A.A. Ivanov, A.A. Lizunov, V.V.

Maximov, S.V. Murakhtin, V.V. Prikhodko. Study of fast ion profiles in the gas dynamic trap. // Transactions of Fusion Science and Technology, 2005, Vol.47, N1T, P.92-95.

5. S.V.Murakhtin, V.V.Prikhodko. Energy analyser for hot ion density profile measurements in GDT. // Transactions of Fusion Science and Technology, 2005, Vol.47, N1T, P.315-317.

6. В.В. Приходько, А.В. Аникеев, П.А. Багрянский, А.А. Лизунов, В.В. Максимов, С.В. Мурахтин, Ю.А. Цидулко. Эффект формирования узкого радиального распределения плотности быстрых ионов в установке ГДЛ. // Физика плазмы, 2005, т.31, N11, с.969–977.

7. A.V. Anikeev, P.A. Bagryansky, P.P. Deichuli, A.A. Ivanov, A.V.

Kireenko, A.A. Lizunov, S.V. Murakhtin, V.V. Prikhodko, A.L.

Solomakhin, A.V. Sorokin, N.V. Stupishin, S. Collatz and K.Noack.

The Synthesized Hot Ion Plasmoid experiment at GDT. // Fusion Sciences and Technology, 2007, Vol.51, N2T, P.79-81.

8. A.V. Anikeev, P.A. Bagryansky, A.A. Ivanov, A.A. Lizunov, S.V. Murakhtin, V.V. Prikhodko, A.L. Solomahin, and K. Noack.

Confinement of Strongly Anisotropic Hot-Ion Plasma in a Compact Mirror. // Journal of Fusion Energy, June 2007, Vol.26, P.103-107.

9. A.V. Anikeev, P.A. Bagryansky, A.A. Ivanov, A.A. Lizunov, V.V.

Maximov, S.V. Murakhtin, V.V. Prikhodko, Yu.A. Tsidulko. Formation and confinement of compact fast ion plasmoid in the gas dynamic trap.

// 31st EPS Conference on Plasma Phys., London, 28 June - 2 July 2004 ECA V.28G, P.217 (2004).

10. А.В. Аникеев, П.А. Багрянский, А.А. Иванов, А.В. Киреенко, А.А.

Лизунов, В.В. Максимов, С.В. Мурахтин, В.В. Приходько, А.Л.

Соломахин, А.В. Сорокин. Накопление и удержание горячей анизотропной плазмы в компактном пробкотроне. // Тезисы докладов XXXV Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, г. Звенигород, 11-15 февраля 2008. - с.45.

11. А.В. Аникеев, П.А. Багрянский, А.Д. Беклкмишев, А.А. Иванов, А.В. Киреенко, К.Ю. Кириллов, М.С. Коржавина, А.А. Лизунов, В.В. Максимов, С.В. Мурахтин, Е.И. Пинженин, В.В. Приходько, Е.И. Солдаткина, А.Л. Соломахин. Подавление продольных потерь в ГДЛ с помощью амбиполярной пробки. // Тезисы докладов XXXVI Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, г. Звенигород, 9-13 февраля 2009. - с.47.

Список литературы [1] Мирнов В.В., Рютов Д.Д. Газодинамическая линейная ловушка для удержания плазмы. // Письма в ЖЭТФ, 1979, т.5, с.678.

[2] Котельников И.А., Рютов Д.Д., Цидулко Ю.А., Катышев В.В., Комин А.В., Кривошеев В.М. Математическая модель источника нейтронов на основе газодинамической ловушки, Новосибирск, 1990, 43с. - (Препринт/Ин-т ядер. физики СО АН СССР; 90-105).

[3] Kruglyakov E.P. High Power 14 MeV Neutron Sources for Test of Materials. // Transactions of Fusion Technology: an international journal of the American Nuclear Society, January 1999, v.35, N1T, p.2029.

[4] Post R.F. and Rosenbluth M.N., Electrostatic Instabilities in Finite Mirror-Confined Plasmas. // Phys. Fluids, 1966,,v.9, p.730-749.

[5] A. Ivanov, A. Karpushov, K. Lotov. Synthesized Hot Ion Plasmoid. // Transactions of Fusion Technology, 1999, v.35, N1T, p.107-111.

[6] A.V. Anikeev, A.N. Karpushov, S. Collatz, K. Noack, G. Otto, S.L.

Strogalova. An Integrated Transport Code System for the Calculation of Multi-component, High- Plasmas in the Gas Dynamic Trap. // Transaction of Fusion Technology, 2001, v.39, N1T, p.183-186.

[7] Anikeev A.V., Bagryansky P.A., Ivanov A.A., Karpushov A.N., Korepanov S.A., Maximov V.V., Murachtin S.V., Smirnov A.Yu., Noack K., Otto G. Fast ion relaxation and confinement in the gas dynamic trap.

// Nuclear Fusion, 2000, v.40, N4, p.753-765.

[8] Tsidulko Yu.A. Two-dimensional dynamics of two-component plasma with finite. // Physics of Plasmas, 2004, v.11, p.4420-4428.

[9] Пастухов В.П. Классические продольные потери плазмы в открытых адиабатических ловушках // В сб.: Вопросы теории плазмы под редакцией Б.Б.Кадомцева. - М.: Энергоатомиздат, 1984, вып.13, c.160-203.

[10] V.N. Khudik. Longitudinal losses of electrostatically confined particles from a mirror device with arbitrary mirror ratio. // Nuclear Fusion, 1997, v.37, N2, p.189-198.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»