Хотя токамак характеризуется множеством параметров, меж- между ними существует много соотношений и ограничений [54]. Если радиус плазмы а, тороидальное поле В\ и отношение Q выходной термоядерной мощности к мощности дополнительного нагрева оговорены (заданы), то остальные параметры токама- токамака определяются при использовании скейлингов для плотности электронов, бета, времени удержания энергии и условия зажи- зажигания. Цилиндрический коэффициент запаса устойчивости q\ (или эффективный коэффициент запаса устойчивости на гра- границе плазмы geff, как определяется ниже), эллиптичность ks и треугольность 5 сечения плазмы считаются заданными. По определению <д, имеем Ка Bi 5К2аВ{ _ р ~ R Вр~ А1Р ' р ~ 2пКа " ЪКа ток в плазме _ ЪК2аВ{ где К2 = A + к2)/2 (/р в МА, В{ в Т и а в м). Аспектное отношение А = R/a как функция а и В\ будет дано ниже (см. 16.99'). Эффективный коэффициент запаса устойчивости на гра- границе плазмы geff приближенно равен [16] ?eff = fAs(A) « |l + 1+J/2 j A,24 - 0,54/Cs + 0,3(^ + 52) + 0,135), 334 Гл. 16. Токамак где Л = Рр + 1[/2. Усредненная по объему плотность электронов П20 в единицах 1О2Ом~3 дается формулой А A6.94) тга где Nq — обезразмеренная плотность Гринвальда. Величина бета Ah = -2-^— = 0,0403A + /DT + /не выражается как Ah = 0,01/?N^|-, A6.95) где /?n — бета нормализованное, /от, /не и /i обозначают от- отношения плотностей топлива DT, Не и примесей к плотности электронов, Г измеряется в кэВ. (X) означает усреднение по объему X. Тепловая энергия плазмы W равна W = -в\и—-V = 0 где VF измеряется в МДж, а объем плазмы V — в м3. Форма сечения плазмы с вытянутостью я5 и треугольностью S описыва- описывается формулами R = До + acos@ 2; = ак3 sin 0. Объем плазмы V при этом равен где /shape "¦ коррекция на треугольность /shape ~ 1 g + 192 4Д ^ з ; * Используем скейлинг удержания 1РВ98у2 [34]: тЕ = 0,0562 • Ш0'4^^/0'93^^^0'19^^^1'97^ A6.96) где М(= 2,5) — среднее массовое число иона, а Р — потеря мощности (в МВт) вследствие переносов, равная необходимой поглощаемой мощности нагрева за вычетом потерь на излучение Pracj. Полная мощность, выделяемая в а-частицах, § 16.11. Параметры токамака—реактора 335 где Qa = 3,515 МэВ. Зависимость (av)v от Г описывается фор- формулой A.5). Поскольку скорость термоядерной реакции av вбли- вблизи Г = 10 кэВ аппроксимируется как введем отношение 0 есть функция средней температуры (Г) в кэВ, она зависит от профилей плотности и температуры и имеет максимум около единицы вблизи (Т) «8-10 кэВ. Величина О как функция ((Г)) для п(р) = (п) A - p2)"V(l + <*»), Т(р) = (Г>A - р2)^/A + + ост) показана на рис. 16.30 [55]. Ра сводится к а = 0,9551 A6.97) где /prof = (п2Т2)/(пТJ к К + ат + 1J/Bс*п + 2ат + 1) опи- описывает влияние профилей температуры и плотности.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Параметры токамака—реактора» з дисципліни «Основи фізики плазми і керованого синтезу»
