Принцип удержания плазмы в магнитном поле токамака

Токамаки

Конструкции реакторов

Существуют две принципиальные схемы осуществления УТС:

1. Квазистационарные системы ( ) в которых нагрев и удержание плазмы осуществляется магнитным полем . Для этого применяются реакторы в виде токамаков, стеллараторов (торсатронов) и зеркальных ловушек, которые отличаются конфигурацией магнитного поля. К квазистационарным реакторам относится реактор ITER, имеющий конфигурацию токамака.

2. Импульсные системы ( ). В таких системах УТС осуществляется путем кратковременного нагрева небольших мишеней, содержащих дейтерий и тритий, сверхмощными лазерными лучами или пучками ионов или элект- ронов. Такое облучение вызывает последовательность термоядерных микровзрывов.

Токамак (ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками для удержания плазмы). Особенностью токамака является использование электрического тока, создающего полоидальное поле, необходимое для равновесия плазмы.

 

 

В ядерной физике, при исследованиях УТС

для удержания плазмы в некотором объёме,

используется магнитная ловушка — устройство,

удерживающее плазму от контакта с элементами термоядерного реактора.

Принцип удержания плазмы основан на взаимодействии

заряженных частиц с магнитным полем,

а именно на спиральном вращении заряженных частиц

вдоль силовых линий магнитного поля.

Однако, в результате столкновений заряженные частицы

стремятся покинуть магнитное поле.

Поэтому для создания эффективной магнитной ловушки

используются мощные электромагниты потребляющие

огромное количество энергии или применяющие сверхпроводники.

Термоядерный реактор намного безопаснее ядерного реактора.

Количество находящихся в нем радиоактивных веществ невелико.

Энергия, которая может выделиться в результате какой-либо аварии,

тоже мала и не может привести к разрушению реактора.

При этом в конструкции реактора есть несколько естественных барьеров, препятствующих распространению радиоактивных веществ.

Например, вакуумная камера и оболочка криостата должны быть герметичными, иначе реактор просто не сможет работать.

Тем не менее, при проектирования ITER

большое внимание уделялось радиационной безопасности,

как при нормальной эксплуатации, так и во время возможных аварий.

Для предотвращения распространение трития и пыли, если они выйдут за пределы вакуумной камеры, необходима специальная система вентиляции,

которая должна поддерживать в здании реактора пониженное давление.

При строительстве реактора, ITER например, будут применяться материалы,

уже испытанные в ядерной энергетике.

Благодаря этому, наведённая радиоактивность будет сравнительно небольшой.

В частности, даже в случае отказа систем охлаждения,

естественной конвекции будет достаточно для охлаждения

вакуумной камеры и других элементов конструкции.

Даже в случае аварии, радиоактивные выбросы не будут опасны для населения.