равновесие плазмы в конфигурации полоидального поля с

XXXI Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС, 16 – 20 февраля 2004 г.
РАВНОВЕСИЕ ПЛАЗМЫ В КОНФИГУРАЦИИ ПОЛОИДАЛЬНОГО ПОЛЯ С
ДИВЕРТОРОМ
В.В. Арсенин, В.М. Стекольщиков
Институт ядерного синтеза РНЦ «Курчатовский институт», Москва, Россия,
e-mail: arsenin@nfi.kiae.ru
Для МГД стабилизации плазмы в открытых ловушках и в ловушках с замкнутыми
силовыми линиями можно использовать дивертор (в замкнутой системе –
«тороидальный»)[1-3]. Стабилизация в открытой ловушке с помощью дивертора наблюдена
в экспериментах на установках TARA и HIEI [4,5]. Существуют профили давления p(), где
 - потоковая координата, с обращением давления в нуль на сепаратрисе, такие, что
выполняется условие конвективной («желобковой») устойчивости [6]. Предельное по
устойчивости давление (величина ) определяется не конвективными, а баллонными
возмущениями [7]. При этом, поскольку при приближении к линии нулевого поля
неблагоприятная кривизна растет, а поле падает, именно присепаратрисная область
оказывается наиболее опасной с точки зрения баллонных мод. Допускаемое по баллонной
устойчивости  можно увеличить, если сделать отношение давления плазмы на сепаратрисе
к давлению на оси p(s)/p0 не нулем, а конечной величиной, причем p  s  = 0, т.е.
заполнить плазмой область кольцевого каспа. Практический интерес имели бы ловушки с 0
= 2p0/Bo2 ~1, где B0 – поле в «центре» диверторной конфигурации. Поскольку на периферии
плазмы имеется линия B=0, возникает вопрос, допускаются ли равновесия при давлениях
такого порядка.
В представляемой работе ставится задача нахождения равновесия в диверторе с
заполненной плазмой областью каспа (случай p(s) = 0 изучался ранее [8,9]) при заданном
вакуумном магнитном поле. Рассматривается прямая периодическая цепочка
осесимметричных ловушек, давление изотропное (подобная двумерная постановка задачи о
равновесии в диверторном элементе оправдана и для замкнутой системы, если диверторы
устраиваются на прямых участках, куда не затекают продольные токи). Уравнение Грэда –
Шафранова решается численно. Установлено, что равновесия с практически интересными 0
~1 возможны. Рассчитаны примеры таких равновесий.
Литература
[1]. Lane B., Post R.S., Kesner J. Nucl. Fusion. 1987. V.27. P.277.
[2]. Пастухов В.П., Соколов А.Ю. Физика плазмы. 1991. Т.17. С.1043.
[3]. Arsenin V.V., Dlougach E.D., Kulygin V.M. et al. Nucl. Fusion. 2001. V.41. P.945.
[4]. Casey J. A., Lane B.G., Irby J.H. et al. Phys. Fluids. 1988. V.31. P.2009.
[5]. Yasaka Y., Tokano N., Takeda H. Trans. of Fusion Technology. 2001. V.39. No.1Т. Р.350.
[6]. Кадомцев Б.Б. Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций/ Под
ред. М.А. Леонтовича. М.: Изд-во АНСССР, 1958. Т.IV. С.370.
[7]. Bernstein A.B., Frieman E. A., Kruskal M.D., Kulsrud R.M. Proc. Roy. Soc. 1958. V.A244.
P.17.
[8]. Арсенин В.В., Куянов А.Ю. Физика плазмы. 2000. Т.26. С.793.
[9]. Arsenin V.V., Kuyanov A.Yu. Trans. of Fusion Technology. 2001. V.39. No.1T. P.175.