Стационарное удержание анизотропной горячей плазмы в газодинамической ловушке

А.В. Аникеев

В докладе представлены новые результаты исследования анизотропной горячей плазмы 
в газодинамической ловушке (ГДЛ) после модернизации системы нагревной атомарной 
инжекции и увеличения магнитного поля. Модернизированная система нейтральной инжекции 
позволяет инжектировать для нагрева в центральную часть установки шесть фокусированных 
водородных либо дейтериевых пучков с энергией 20-25 кэВ и полной мощностью 3.8 МВт в 
течение 5 мс. Два дополнительных фокусированных атомарных пучка с энергией 25 кэВ 
и суммарной мощностью до 1.2 МВт инжектируются в дополнительный концевой пробкотрон 
малого объема, установленный с одной из сторон установки ГДЛ.
Основной задачей экспериментов на установке ГДЛ является физическое обоснование 
проекта нейтронного источника для материаловедческих испытаний и развитие основы 
будущих термоядерных технологий для осуществления управляемого термоядерного синтеза 
на безнейтронных реакциях, таких как D-He3 и p-B11. Нейтронный источник на основе 
ГДЛ может быть использован также в подкритичных ядерных реакторах деления для 
дожигания долгоживущих радиоактивных отходов. 
Предыдущие эксперименты на установке ГДЛ с 1 мс нейтральной инжекцией 
продемонстрировали устойчивое удержание горячей анизотропной плазмы с 
относительным давлением 0.4. Увеличение длительности импульса атомарной 
инжекции с 1 до 5 мс позволило перейти к исследованию стационарного режима удержания, 
когда длительность эксперимента превышает все основные характерные временные масштабы 
релаксации плазмы, а именно, время продольного удержания мишенной плазмы и время 
торможения быстрых ионов на электронах плазмы. Согласно оценкам и результатам 
моделирования, функция распределения быстрых ионов в таких условиях становится 
близкой к равновесной, поскольку характерное энергетическое время жизни относительно 
торможения на электронах составляет около 700 мкс, что значительно меньше длительности инжекции. 
В экспериментах по стационарному удержанию двухкомпонентной плазмы с высоким 
относительным давлением плотность быстрых ионов дейтерия со средней энергией 
10 кэВ достигала 3x10^13см^-3. Параметр Beta при этом превысил значение 44%. 
Использование дополнительной периферийной инжекции газа позволило влиять 
на плотность теплой мишенной плазмы в ходе удлиненного эксперимента. 
Температура мишенной плазмы также превысила ранее достигнутые значения и 
составила 150 эВ в режимах с высокой стационарной плотностью, а в "распадных"
экспериментах с уменьшенной плотностью достигала 200 эВ. Система лимитеров и 
секционированных торцевых плазмоприемников позволяла нужным образом формировать 
радиальный профиль потенциала в плазме, что благоприятно влияло на МГД-устойчивость плазмы. 
Этот вопрос так же будет обсужден в докладе.