RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2017

 / 

Май

←  →

Приборы и методы исследований


Газодинамическая ловушка: результаты исследований и перспективы

 а, б,  а, б
а Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, просп. акад. Лаврентьева 11, Новосибирск, 630090, Российская Федерация
б Новосибирский государственный университет, Академгородок, ул. Пирогова 2, Новосибирск, 630090, Российская Федерация

Газодинамическая ловушка (ГДЛ) представляет собой одну из версий открытой магнитной ловушки, особенность которой заключается в большом расстоянии между магнитными пробками, превышающим среднюю длину пробега ионов по отношению к рассеянию в конус потерь, а также в большом пробочном отношении (R ∼ 100, R = Bmax/Bmin — отношение магнитных полей в пробке и в центре ловушки) и осесимметричной геометрии. В этих условиях, в отличие от обычной открытой ловушки, плазма имеет изотропную максвелловскую функцию распределения. Скорость потерь ионов через концевые пробки определяется системой простых газодинамических уравнений, с чем и связано название ловушки. Время жизни плазмы в ГДЛ по порядку величины равно LR/VTi, где L — длина ловушки, VTi — тепловая скорость ионов. Таким образом, увеличение длины ловушки и пробочного отношения позволяет, в принципе, получить время удержания, достаточное для термоядерных приложений. Обсуждаются экспериментальные результаты по удержанию и нагреву плазмы, полученные в исследованиях на установке ГДЛ в Новосибирске. Рассмотрены перспективы создания на основе ГДЛ мощного источника нейтронов, который может быть использован для испытания материалов для первой стенки термоядерного реактора, а также в дальнейшем в качестве драйвера для подкритических реакторов деления.

Текст pdf (1 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2016.09.037967
Ключевые слова: газодинамическая ловушка, нейтронный источник, открытая ловушка
PACS: 28.52.−s, 52.50.−b, 52.55.Jd (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2016.09.037967
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2017/5/e/
000407895100004
2-s2.0-85026913799
2017PhyU...60..509I
Цитата: Иванов А А, Приходько В В "Газодинамическая ловушка: результаты исследований и перспективы" УФН 187 547–574 (2017)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 4 июля 2016, доработана: 20 сентября 2016, 30 сентября 2016

English citation: Ivanov A A, Prikhodko V V “Gas dynamic trap: experimental results and future prospects” Phys. Usp. 60 509–533 (2017); DOI: 10.3367/UFNe.2016.09.037967

Список литературы (130) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (50) Похожие статьи (13)

  1. Будкер Г И Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций Т. 3 (Под ред. М А Леонтовича) (М.: Изд-во АН СССР, 1958) с. 3, работа выполна в 1954 г.; Пер. на англ. яз., Budker G I Plasma Physics and the Problem of Controlled Thermonuclear Reactions Vol. 3 (Ed. M A Leontovich) (New York: Pergamon Press, 1959) p. 1
  2. Post R F Proc. of the Second United Nations Intern. Conf. on the Peaceful Uses of Atomic Energy, Geneva, 1 - 13 September 1958 Vol. 32 (Geneva: United Nations, 1958) p. 245
  3. Юшманов Е Е ЖЭТФ 49 588 (1965); Yushmanov E E Sov. Phys. JETP 22 409 (1966)
  4. Сивухин Д В Вопросы теории плазмы Т. 5 (Под ред. М А Леонтовича) (М.: Атомиздат, 1967) с. 439; Пер. на англ. яз., Sivukhin D V Reviews of Plasma Physics Vol. 5 (Ed. M A Leontovich) (New York: Consultants Bureau, 1967)
  5. Мирнов В В, Рютов Д Д Итоги науки и техники. Серия Физика плазмы Т. 8 (М.: ВИНИТИ СССР, 1988) с. 77
  6. Иоффе М С, Кадомцев Б Б УФН 100 601 (1970); Ioffe M S, Kadomtsev B B Sov. Phys. Usp. 13 225 (1970)
  7. Rosenbluth M N, Longmire C L Ann. Physics 1 120 (1957)
  8. Мирнов В В, Рютов Д Д Письма в ЖТФ 5 678 (1979); Mirnov V V, Ryutov D D Sov. Tech. Phys. Lett. 5 279 (1979)
  9. Dory R A, Guest G E, Harris E G Phys. Rev. Lett. 14 131 (1965)
  10. Rosenbluth M N, Post R F Phys. Fluids 8 547 (1965)
  11. Post R F, Rosenbluth M N Phys. Fluids 9 730 (1966)
  12. Post R F "Mirror confinement and its optimization" UCRL-70681 (1967)
  13. Gerver M J Phys. Fluids 19 1581 (1976)
  14. Berk H L et al. Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, 1976. Proc. of the Sixth Intern. Conf., Berchtesgaden, West Germany, October 6 - 13, 1976 Vol. 3 (Vienna: IAEA, 1977) p. 147
  15. Coensgen F H et al. Phys. Rev. Lett. 35 1501 (1975)
  16. Simonen T C et al. Phys. Rev. Lett. 50 1668 (1983)
  17. Rosenbluth M N (General Atomic Div., General Dynamics Corp., San Diego, CA) "Microinstabilities" Report RISO-18 (Roskilde: Riso National Laboratory, 1960) p. 189
  18. Сагдеев Р З, Шафранов В Д ЖЭТФ 39 181 (1960); Sagdeev R Z, Shafranov V D Sov. Phys. JETP 12 130 (1961)
  19. Watson D C Phys. Fluids 23 2485 (1980)
  20. Casper T A, Smith G R Phys. Rev. Lett. 48 1015 (1982)
  21. Katsumata R et al. Jpn. J. Appl. Phys. 31 2249 (1992)
  22. Димов Г И, Закайдаков В В, Кишиневский М Е Физика плазмы 2 597 (1976); Dimov G I, Zakaidakov V V, Kishinevskii M E Sov. J. Plasma Phys. 2 326 (1976)
  23. Будкер Г И, Мирнов В В, Рютов Д Д Письма в ЖЭТФ 14 320 (1971); Budker G I, Mirnov V V, Ryutov D D JETP Lett. 14 212 (1971)
  24. Димов Г И УФН 175 1185 (2005); Dimov G I Phys. Usp. 48 1129 (2005)
  25. Post R F Nucl. Fusion 27 1579 (1987)
  26. Рютов Д Д, Ступаков Г В Письма в ЖЭТФ 26 186 (1977); Ryutov D D, Stupakov G V JETP Lett. 26 174 (1977)
  27. Черемных П А ПТЭ (5) 226 (1976)
  28. Мирнов В В, Нагорный В Л Вопросы атомной науки и техники Термоядерный синтез (9) 40 (1984)
  29. Котельников И А и др. "Математическая модель источника нейтронов на основе газодинамической ловушки" Препринт 90-105 (Новосибирск: ИЯФ СО АН СССР, 1990); Котельников И А и др. http://www.inp.nsk.su/activity/preprints/files/1990_105.pdf
  30. Wang Q et al. IEEE Trans. Appl. Conduct. 25 4603505 (2015)
  31. Bagryansky P A et al. Fusion Eng. Des. 70 13 (2004)
  32. Fowler T K, Logan B G Comments Plasma Phys. Controlled Fusion 2 167 (1977)
  33. Baldwin D E, Logan B G Phys. Rev. Lett. 43 1318 (1979)
  34. Жильцов В А, Сковорода А А, Щербаков А Г Труды Всесоюз. совещания по открытым ловушкам, Москва, 19 - 21 октября 1989 г. (М., 1989) с. 143
  35. Рютов Д Д, Ступаков Г В Физика плазмы 12 1411 (1986); Ryutov D D, Stupakov G V Sov. J. Plasma Phys. 12 815 (1986)
  36. Casey J A et al. Phys. Fluids 31 2009 (1988)
  37. Lane B et al. Nucl. Fusion 27 277 (1987)
  38. Post R F Fusion Sci. Technol. 39 25 (2001)
  39. Post R F Fusion Sci. Technol. 43 195 (2003)
  40. Post R F et al. Fusion Sci. Technol. 47 49 (2005)
  41. Li X Z, Kesner J, Lane B Nucl. Fusion 25 907 (1985)
  42. Арсенин В В, Чуянов В А УФН 123 83 (1977); Arsenin V V, Chuyanov V A Sov. Phys. Usp. 20 736 (1977)
  43. Beklemishev A D Fusion Sci. Technol. 90 (2011)
  44. Bagryansky P A et al. Nucl. Fusion 55 053009 (2015)
  45. Bagryansky P A et al. Phys. Rev. Lett. 114 205001 (2015)
  46. Anikeev A V et al. Proc. 23th EPS Conf. Plasma Physics Controlled Fusion 20C 688 (1996)
  47. Bagryansky P A et al. Trans. Fusion Technol. 35 (1T) 79 (1999)
  48. Юров Д В, Приходько В В УФН 184 1237 (2014); Yurov D V, Prikhodko V V Phys. Usp. 57 1118 (2014)
  49. Sorokin A et al. Rev. Sci. Instrum. 81 02B108 (2010)
  50. Давыденко В И, Иванов А А, Шульженко Г И Физика плазмы 41 1004 (2015); Davydenko V I, Ivanov A A, Shul'zhenko G I Plasma Phys. Rep. 41 930 (2015)
  51. Deichuli P Rev. Sci. Instrum. 86 113509 (2015)
  52. Davydenko V Rev. Sci. Instrum. 87 02B303 (2016)
  53. Belchenko Yu et al. Rev. Sci. Instrum. 02B133 (2016)
  54. Сорокин А В и др. ЖТФ 86 46 (2016); Sorokin A V et al. Tech. Phys. 61 1004 (2016)
  55. Robouch B V et al. Proc. 16th IEEE/NPSS Symp. 2 1131 (1995)
  56. Fischer U, Moeslang A, Ivanov A A Trans. Fusion Technol. 35 (1T) 160 (1999)
  57. Fischer U, Donne M D Proc. 4th Intern. Symp. on Fusion Nuclear Technology, Tokyo, Japan, April 6 - 11, 1997
  58. Ehrlich K, Daum E Proc. of the IAEA Workshop on Intense Neutron Sources, Karlsruhe, 21 - 23 September 1992 p. 5296; Ehrlich K, Daum E KfK Report 5296 (1994)
  59. IFMIF CDA TeamIFMIF CDA Team "International Fusion Materials Irradiation Facility. Conceptual Design Activity" Report, RT/ERG/96/11, December (Ed. M Martone) (Frascati: ENEA, 1996); IFMIF CDA Team Nucl. Instrum. Meth. 145 (1) (1977)
  60. Jung P et al. J. Nucl. Mater. 232 186 (1996)
  61. Abdou M Fusion Eng. Des. 27 111 (1995)
  62. Ryutov D D et al. J. Fusion Energy 17 253 (1998)
  63. Kruglyakov E P Fusion Sci. Technol. 39 (1T) 57 (2001)
  64. Bagryansky P A Tran. Fusion Sci. Technol. 59 (1T) 31 (2011)
  65. Дейчули П П, частное сообщение
  66. Ryutov D D AIP Conf. Proc. 1442 247 (2012)
  67. Lotov K V, Ivanov A A Plasma Phys. Control. Fusion 42 1077 (2000)
  68. Конкашбаев И К, Ландман И С, Улинич Ф Р ЖЭТФ 74 956 (1978); Konkashbaev I K, Landman I S, Ulinich F R Sov. Phys. JETP 47 501 (1978)
  69. Ryutov D D Fusion Sci. Technol. 47 148 (2005)
  70. Anikeev A V et al. Plasma Phys. Rep. 25 775 (1999)
  71. "Accelerator and spallation target technologies for ADS applications (A status report)" OECD/NEA Report 5421 (Paris: OECD Publ., 2005); http://www.oecd-nea.org/science/docs/pubs/nea5421-accelerator.pdf
  72. Möllendorff U et al. "A nuclear simulation experiment for the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF)" Report FZKA-6764 (Karlsruhe: Forschungszentrum Karlsruhe, 2002); Möllendorff U et al. http://digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/volltexte/fzk/6764/6764.pdf
  73. Postupaev V V et al. Fusion Eng. Des. 106 29 (2016)
  74. Beklemishev A D Phys. Plasmas 22 103506 (2015)
  75. Bagryansky P A et al. J. Nucl. Mater. 265 124 (1999)
  76. Аникеев А В и др. Физика плазмы 20 192 (1994); Anikeev A V et al. Plasma Phys. Rep. 20 176 (1994)
  77. Korepanov S A et al. Trans. Fusion Technol. 35 345 (1999)
  78. Березовский Е Л и др. Физика плазмы 6 1385 (1980); Berezovskii E L et al. Sov. J. Plasma Phys. 6 760 (1980)
  79. Tammen H F et al. Plasma Phys. Rep. 20 158 (1993)
  80. Abdrashitov G F et al. Rev. Sci. Instrum. 72 594 (2001)
  81. Anikeev A V et al. 1998 Intern. Congress on Plasma Physics and 25th EPS Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, Praha, June 29 - July 3, 1998 Vol. 22C (Ed. P Pavlo, 1998) p. 1498
  82. Bagryansky P A et al. Rev. Sci. Instrum. 74 1592 (2003)
  83. Lizunov A A Rev. Sci. Instrum. 82 086105 (2011)
  84. Lizunov A et al. Rev. Sci. Instrum. 86 126109 (2015)
  85. Davydenko V I, Ivanov A A Rev. Sci. Instrum. 75 1809 (2004)
  86. Medley S S et al. Rev. Sci. Instrum. 79 011101 (2008)
  87. Давыденко В И и др. Физика плазмы 23 427 (1997); Davydenko V I et al. Plasma Phys. Rep. 23 427 (1997)
  88. Prikhodko V V, Murakhtin S V Trans. Fusion Sci. Technol. 47 (1T) 315 (2005)
  89. Hinton F L, Rosenbluth M N Nucl. Fusion 22 1547 (1982)
  90. Котельников И А, Росляков Г В, Рютов Д Д Физика плазмы 13 403 (1987); Kotel'nikov I A, Roslyakov G V, Ryutov D D Sov. J. Plasma Phys. 13 227 (1987)
  91. Ivanov A A et al. Phys. Plasmas 1 1529 (1994)
  92. Molvik A W et al. Phys. Fluids 27 2711 (1984)
  93. Rosenbluth M N, Krall N A, Rostoker N Nuclear Fusion (1) 143 (1962)
  94. Itatani R, Takeno H, Yasaka Y Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, 1986 273
  95. Anikeev A V et al. Plasma Phys. Control. Fusion 34 1185 (1992)
  96. Anikeev A V et al. Plasma Phys. Control. Fusion 37 1239 (1995)
  97. Berk H L et al. Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, 1990 Vol. 2 (Vienna: IAEA, 1991) p. 289
  98. Цидулко Ю А "Резистивная баллонная мода в газодинамической ловушке" Препринт РАН 92-10 (Новосибирск: ИЯФ СО АН СССР, 1992); Цидулко Ю А http://www.inp.nsk.su/activity/preprints/files/1992_010.pdf
  99. Bagryansky P A et al. Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, 1990 Vol. 2 (Vienna: IAEA, 1991) p. 655
  100. Багрянский П А "Удержание двухкомпонентной плазмы с высоким β в газодинамической ловушке" Дисс. ... докт. физ.-мат. наук (Новосибирск: ИЯФ СО РАН, 2001)
  101. Molvik A W, Casper T A, Futch A H Nucl. Fusion 30 1061 (1990)
  102. Molvik A W et al. Phys. Rev. Lett. 48 742 (1982)
  103. Anikeev A V et al. Nucl. Fusion 40 753 (2000)
  104. Maximov V V Nucl. Fusion 44 542 (2004)
  105. Аникеев А В и др. Физика плазмы 25 842 (1999); Anikeev A V et al. Plasma Phys. Rep. 25 775 (1999)
  106. Багрянский П А "МГД-устойчивость тёплой плазмы в газодинамической ловушке" Дисс. ... канд. физ.-мат. наук (Новосибирск: ИЯФ СО РАН, 1990)
  107. Ryutov D D et al. Phys. Plasmas 18 092301 (2011)
  108. Иванов А А и др. Труды Всесоюз. совещания по открытым ловушкам, Москва, 19 - 21 октября 1989 г. (М., 1989) с. 15
  109. Haines M G Nucl. Fusion 17 811 (1977)
  110. Пастухов В П Физика плазмы 6 1003 (1980); Pastukhov V P Sov. J. Plasma Phys. 6 549 (1980)
  111. Ильгисонис В И, Пастухов В П Препринт ИАЭ-3495 (М.: ИАЭ, 1981)
  112. Kruskal M D, Oberman C R Phys. Fluids 1 265 (1958)
  113. Anikeev A V et al. Phys. Plasmas 4 347 (1997)
  114. Anikeev A V et al. Proc. of 23th EPS Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, Bournemouth, UK, 1995, Cont. Papers, Vol. 19C, Pt. IV p. 193
  115. Sakai O, Yasaka Y, Itatani R Phys. Rev. Lett. 70 4071 (1993)
  116. Sakai O, Yasaka Y, Itatani R Proc. of Intern. Conf. on Open Plasma Confinement Systems for Fusion (Ed. A Kabantsev) (Novosibirsk, 1993) p. 197
  117. Beklemishev A D et al. Fusion Sci. Technol. 57 351 (2010)
  118. Волосов В И Физика плазмы 35 782 (2009); Volosov V I Plasma Phys. Rep. 35 719 (2009)
  119. Ellis R Bull. Am. Phys. Soc. 53 (14) 75 (2008), papers CP6 92 to 97
  120. Cho T et al. Fusion Sci. Technol. 51 (2T) 11 (2007)
  121. Ivanov A A et al. Fusion Sci. Technol. 57 322 (2010)
  122. Ivanov A A et al. Phys. Rev. Lett. 90 105002 (2003)
  123. Prikhodko V V et al. Trans. Fusion Sci. Technol. 59 (1T) 94 (2011)
  124. Zaytsev K V et al. Fusion Sci. Tech. 63 (1T) 346 (2013)
  125. Цидулко Ю А, Черноштанов И С Физика плазмы 40 1074 (2014); Tsidulko Yu A, Chernoshtanov I S Plasma Phys. Rep. 40 955 (2014)
  126. Аникеев А В и др. Физика плазмы 41 839 (2015); Anikeev A V et al. Plasma Phys. Rep. 41 773 (2015)
  127. Шафранов В Д Вопросы теории плазмы Т. 3 (Под ред. М А Леонтовича) (М.: Госатомиздат, 1963) с. 34; Пер. на англ. яз., Shafranov V D Reviews of Plasma Physics Vol. 3 (Ed. M A Leontovich) (New York: Consultants Bureau, 1963)
  128. Ахиезер А И (Ред.) Электродинамика плазмы (М.: Наука, 1974); Пер. на англ. яз., Akhiezer A I et al. Plasma Electrodynamics (Oxford: Pergamon Press, 1975)
  129. Soldatkina E I, Arakcheev A S, Bagryansky P A Fusion Eng. Des. 88 3084 (2013)
  130. Beklemishev A et al. AIP Conf. Proc. 1442 147 (2012)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение