Электростатическое удержание плазмы

Электростатическое удержание плазмы (англ. internal electrostatic confinment, IEC) - концепция по удержанию плазмы с помощью электростатического поля.

Электростатическое поле, обычно сферически симметричное, но иногда и обладающее цилиндрической симметрией, ускоряет заряженные частицы (электроны или ионы) по направлению к центру или к оси симметрии поля. Ионы могут долгое время удерживаться вблизи центра ловушки, что позволяет достичь управляемой термоядерной реакции. Одно из первых описаний концепции было выполнено Willam C Elmore и другими в январе 1959.^[1]

Реализации

Наиболее известным устройством, использующим IEC является Фузор Фарнсуорта — Хирша, описанный в 1967 году.^[2] Он состоит из двух концентрических спиральных электропроводящих сеток, находящихся в вакуумной камере. В камеру вводится небольшое количество термоядерного топлива, которое ионизируется напряжением между сетками. Положительно заряженные ионы ускоряются к центру камеры и между ними может произойти реакция синтеза.

Фузоры являются достаточно простыми для изготовления любителями или небольшими лабораториями. Фузоры способны производить термоядерные реакции, но не могут производить сколь-либо значимое количество энергии. Они являются опасными в обращении, т.к. используют высокое напряжение и могут излучать радиацию (нейтроны, гамма-лучи, рентген). Фузоры применяются в качестве коммерческих нейтронных источников, например под марками FusionStar и NSD-Fusion.

Существует несколько проектов по решению основных проблем, присущих фузорам. В оригинальном устройстве некоторые ионы сталкиваются с сетками, нагревая их и загрязняя плазму тяжелыми ионами. Поливелл (Polywell) использует магнитные поля для создания виртуального электрода.^[3] В другом проекте для захвата электронов используется Ловушка Пеннинга. ^[4]. Третий проект MARBLE^[5] использует электростатическую оптику для удержания ионов вдали от проводников сетки.

Критика

Примечания

1. ↑ WC Elmore et al, "On the Inertial-Electrostatic Confinement of a Plasma" Physics of Fluids 2, 239 (1959); doi:10.1063/1.1705917 (8 pages) [1]
2. ↑ R. Hirsch, "Inertial-Electrostatic Confinement of Ionized Fusion Gases," Journal of Applied Physics 38, 4522 (1967).
3. ↑ R.W. Bussard, "Some Physics Considerations of Magnetic Inertial-Electrostatic Confinement: A New Concept for Spherical Converging-flow Fusion," Fusion Technology 19, 273 (1991).
4. ↑ D.C. Barnes, R.A. Nebel, and L. Turner, "Production and Application of Dense Penning Trap Plasmas," Physics of Fluids B 5, 3651 (1993).
5. ↑ Technology (FPGeneration)

Ссылки

• University of Wisconsin-Madison IEC homepage
  • IEC Overview
• From Proceedings of the 1999 Fusion Summer Study (Snowmass, Colorado):
  • Summary of Physics Aspects of Some Emerging Concepts
• Inertial-Electrostatic Confinement (IEC) of a Fusion Plasma with Grids
• Fusion from Television? (American Scientist Magazine, July-August 1999)
• Todd Rider’s 1994 Masters Thesis
  • A General Critique of Inertial-Electrostatic Confinement Fusion Systems
• Latest Fusion developments (WB-7 — June 2008) based on the work of Dr. Robert Bussard