До сих пор мы говорили об основных этапах развития исследований по УТС в СССР. А теперь коротко отметим особенности х) Позднее в одной из модификаций Z-пинча — так называемом "плазменном фокусе", уда- лось поднять п и Т на порядок, но и этого было недостаточно для обеспечения положительного энергетического выхода. 2) Токамак — Тороидальная Камера с Магнитными Катушками. 3) МАГАТЭ — Международное Агентство по АТомной Энергии 4) Это время превосходило расчётное по Бому время в 30 раз. 3. Об истории плазменных исследований 31 исследований 50-60-х годов за рубежом. В этот период ведущими были лаборатории Великобритании и США. В Англии исследования разрядов в тороидальных камерах велись с 1947-48 годов. Вскоре начинаются и исследования Z-пинчей, но они не достигли результатов, полу- ченных в ИАЭ. Поэтому доклад И. В. Курчатова в 1956 году в английском атомном центре Харуэле об исследовании Z-пинчей в ИАЭ поразил англичан, и не только своими физическими достижениями, но и самим фактором открытия исследований, до тех пор бывшими очень секретными. В Англии основные надежды были связаны с торидальными разрядами со слабым продольным магнитным полем. Наиболее крупной установкой того периода была установка ZETA, результаты исследований на которой были опубликованы в 1958 го- ду. Они оказались весьма скромными, но тем не менее, этот тип разряда обладает рядом интересных свойств и под названием "пинч с обращенным полем" ("RFP") он продолжает изучаться и сейчас. В США исследования по УТС вдохновлялись во второй половине 40-х годов Э. Ферми, Э. Теллером и другими основоположниками ядерных технологий. Но пер- вые установки появились в 1950-51 годы. Здесь также изучались прямые разряды, но наиболее перспективными оказались стеллараторы (см. раздел 10.5) — тороидальные системы без тока внутри плазмы, в отличие от токамаков. Стеллараторы были предложены крупным астрофизиком Л. Спитцером мл. Он же стал руководителем экспериментальных исследований этих систем. На стеллараторах были получены достаточно высокие параметры плазмы, но они уступали в конце 60-х годов результатам, полученным на токамаках, поэтому в США исследователи переделали свои стеллараторы в токамаки. Однако скоро происходит возрождение стеллараторной программы в Советском Союзе, где была разработана общая теория возмущений тороидальных магнитных полей (А. И. Морозов, Л. С. Соловьёв, И.М. Гельфанд с сотрудниками и др.), и это стимулировало создание методов контроля магнитных конфигураций непосредствен- но на установках 0. Благодаря этому в Советском Союзе были сооружены стелла- раторы с требуемой структурой магнитных силовых линий. Здесь особенно следует отметить работы в ФИАН'е (М.С. Рабинович, И. С Шпигель, Л.М. Коврижных). В настоящее время стеллараторы — наиболее продвинутое направление в УТС, после токамаков. Подведём итогиЖы описали становление и начало эволюции наиболее популяр- ных магнитных систем удержания плазмы, хотя их было несравненно больше. Кроме систем с магнитным удержанием, много усилий было вложено в идею "инерциального синтеза", высказанную в 1964 г Н. Г. Басовым и О. Н. Крохиным. Суть её состоит в том, чтобы в течении очень короткого времени (~ 10~9с) обрушить на мишень малых размеров @ ~ 1 мм) мощный поток лазерного или другого излучения (это могут быть и потоки частиц), нагреть материал мишени до термоядерных температур и удержать нужное время просто за счёт инерции (см. приложение Б). Оканчивая этот краткий обзор ранней стадии развития работ по УТС и учитывая последующие исследования, можно подвести итоги этого периода. 1. Заложены основы науки о свойствах горячей плазмы в широком диапазоне параметров и условий. Достигнутый прогресс в области УТС стал возможен, в частности, благодаря напряжённой работе талантливых теоретиков. В Союзе 1) До тех пор на американских стеллараторах магнитное поле в ловушках не измерялось, судили о магнитном поле только на основании расчётов, которые, естественно, не учитывали дефектов изготовления магнитной системы. 32 Введение в первую очередь надо отметить академика М.А. Леонтовича, создавшего мощный теоретический отдел в ИАЭ. Велика роль в разработке теоретических вопросов горячей плазмы, а также в проведении оригинальных эксперименталь- ных исследований, коллектива академика Г. И. Будкера (Новосибирский Ин- ститут Ядерной Физики), а также учёных Харьковского Физико-Технического Института, Физического Института Академии Наук и др. Большой вклад в раз- витие теории УТС внесли математики из Института прикладной математики им. М. В. Келдыша. Это, прежде всего коллектив академиков И. М. Гельфанда, А. Н. Тихонова, А. А. Самарского. Фундаментальный вклад в развитие теории и численного моделирования внесли также многие зарубежные ученые. Здесь нужно отметить М. Розенблюта, Крускала, Бернштейна, Фюрта. 2. Создана совершенно новая инженерия больших магнитных систем, больших вакуумных объёмов, мощной импульсной электротехники. Разработаны мето- ды получения горячей плазмы с использованием импульсных сильноточных разрядов, мощных ионных источников и мощных генераторов СВЧ-волн (гиро- тронов). 3. Разработаны бесконтактные методы локальной диагностики температуры и плотности плазмы, функций распределения электронов и ионов, магнитных и электрических полей и других величин. 4. Организовано эффективное беспрецедентное международное сотрудничество (см. раздел 10.5). Это заслуга И. В. Курчатова, Л. А. Арцимовича, Е.П. Вели- хова, Б. Б. Кадомцева. Но... Несмотря на все эти впечатляющие, но, в конечном счёте, частные достижения, проблема УТС не может считаться решённой, хотя на токамаках JET (европейское сообщество) и JT-60 (Япония) была в течение коротких промежутков времени получена генерация термоядерной мощности, соизмеримой с мощностью идущей на нагрев плазмы (раздел 10.5). Важно подчеркнуть, что сегодня такая ситуация имеет место на всех направле- ниях исследований по УТС, как связанных с магнитным удержанием, так и с систе- мами инерциального удержания. И это несмотря на пятьдесят лет целенаправленной и интенсивной работы, стоившей более 30 млрд. долларов (США) и при участии в этих работах в отдельные периоды до ~ 10000 человек. Поэтому сейчас начат интенсивный поиск "альтернативных" схем для удержания плазмы, хотя токамаки по-прежнему лидируют. Конкретно о подходах и системах УТС мы скажем ниже, а пока подчеркнем, что исследования по УТС — не единственный объект исследований современной плазмодинамики.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Исследования по УТС за рубежом» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
