Введение к работе
Актуальность работы. Газодинамическая ловушка (ГДЛ) пред-тавляет собой осесимметричиый лробкотрон с большим пробочным тношеиием и длиной, превосходящей среднюю длину пробега ионов тносительно рассеяния в конус потерь, В этих условиях удерживаемая ГДЛ плазма является столкновительной, а время продольного удержа-ия определяется простой газодинамической оценкой (соответствующей ремени истечения газа из сосуда с маленьким отверстием).
Такая схема удержания была впервые предложена в ИЯФ им. .И.Будкера СО РАН в конце семидесятых годов В.В.Мирновым и .Д.Рютовым [1].
Время жизни плазмы в ГДЛ, определяемое истечением через пробки, г зависит от частоты рассеяния частиц. Поэтому время продольных утерь вещества и энергии в ГДЛ нечувствительно к возбуждению в іазме микрофлуктуаций, приводящих к аномально быстрому рассея-їю частиц. В этом отношении ГДЛ сильно отличается от традицион-зіх пробкоторонов и других типов открытых ловушек.
Наиболее привлекательным и важным возможным термоядерным жменением ГДЛ является создание на ее основе относительно деше-іго и компактного источника нейтронов D-T реакции с энергией 14 эВ. Необходимость такого источника для ускоренного испытания ма-риалов и узлов будущего термоядерного реактора в настоящее время щепризнанна. Помимо применений в фундаментальных исследова-[ях в области физики твердого тела и термоядерного материалове-ния, он имеет также перспективы в качестве устройства для "дожи-ния" радиоактивных отходов, получения радиоизотопов, а также в честве гибридной ядерно-энергетической установки с высокой степе-ю внутренней безопасности.
В 1986 году в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера были даты исследования на установке ГДЛ - экспериментальной модели га-шнамической ловушки. Программа исследований на установке ориен-рована на накопление плазмофизической базы данных, необходимой я создания источника нейтронов.
В период с 1986 по 1991 год на установке ГДЛ была проведена серия шериментов, включающая в себя отработку оптимального сценария юлнения ловушки плазмой, детальное изучение продольного удержа-ї и МГД-устойчивости теплой мишенной плазмы, первые экспери-*ты по нагреву атомарной инжекцией и формированию популяции їщущихся ионов, первые эксперименты по исследованию ВЧ-нагрева.
Данная работа включает в себя ряд экспериментальных исследова ний, выполненных на установке ГДЛ с 1992 по 1996 год. Цель работы состояла:
в экспериментальном подтверждении предсказания теории относи тельно влияния эффектов КЛР на пространственный спектр же лобковых колебаний плазмы;
в исследовании равновесия плазмы в ГДЛ при наличии мультн польных возмущений в запробочной области ловушки;
в детальном изучении параметров продольного удержания плазмі в ГДЛ при нагреве атомарной инжекцией.
в экспериментальном изучении влияния эмиссии приемника плаз^ на продольное удержание в ГДЛ.
Научная новизна. В экспериментах по изучению влияния эффекте КЛР на пространственный спектр желобковой неустойчивости впервы экспериментально удалось проследить переход от режима с широки азимутальным спектром (до т=5), к режиму, в котором остается » устойчивой практически только мода т=1.
Экспериментально изучено равновесие плазмы в ГДЛ при наличи мультипольних возмущений в запробочной области ловушки. Измереї ные величины смещения и эллиптичности плазменного столба хороп согласуются с результатами расчетов.
Впервые исследован бесстолкновительный режим продольного уде] жания плазмы в газодинамической ловушке (ранее изучен газодинам, ческий режим).
Впервые экспериментально изучено влияние эмиссии плазмоприеі ника на параметры течения плазмы в расширителе ГДЛ.
Научная ценность работы В ходе эксперимента по изучению пр странственного спектра желобковых колебаний разработан и испыт; диагностический комплекс для изучения азимутального состава колеб ний плазмы, включающий в себя азимутальный набор зондов, систем регистрации и обработки сигналов, способный уверенно разрешать аз мутальный спектр колебаний вплоть до 12 гармоники.
Проведены эксперименты прямо подтверждающие предсказания те рии о влиянии эффектов КЛР на пространственный спектр желобкові колебаний.
Предложен и опробован метод компенсации нарушений равновесия шазмы в ГДЛ, основанный на создании специальными обмотками ма-тых магнитных полей в области расширителя.
Исследование продольного удержания плазмы позволили понять провесы в расширителе ГДЛ и сделать вывод о механизме подавления лектронного потока тепла на торцевую стенку плазмоприемника. В ре-іультате проведенных исследований продольного удержания получены грямые экспериментальные значения продольных потерь вещества и інергии из центральной части в расширитель ГДЛ, эти данные широко іспользуютея в расчетах энергобаланса плазмы в газодинамической ло-)ущке.
В ходе эксперимента с эмиттирующей стенкой показано, что пере-іад между магнитным полем в пробке и полем вблизи плазмоприемника юлее чем в 40-50 раз позволяет полностью исключить негативное вли-шие вторичной эмиссии плазмоприемника на продольное удержание в ЛДЛ и других типах открытых ловушек.
Результаты исследований, описанных в диссертации, могут быть по-гезны при подготовке и проведении экспериментов на установке ГДЛ, а ?акже на других плазменных установках открытого типа. Результаты >аботы могут быть использованы при проектировании, постройке и экс-шуатации мощного генератора термоядерных нейтронов на основе ГДЛ (ля материаловедческих испытаний по программе ИТЕР и его водород-гого прототипа (установка Водородный Прототип, ИЯФ).
Апробация диссертации Основные результаты работы доклады-іались и обсуждались на Международной конференции по открытым истемам удержания для УТС ("Open System'93") в г. Новосибирск в 993 году, на Международной конференции по физике плазмы (IEEE COPS'95) в г. Мэдисон США в 1995 г, на Европейской конференции :о физике плазмы и УТС в г. Бернемуд Великобритания в 1995 году, а 'акже на Звенигородских конференциях в 1993-1996 годах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из Введения, :яти глав и Заключения. Текст диссертации содержит 93 страницы, 26 исунков и 5 таблиц.
