10 / 13
В.В. Долганов, А.Ю. Чирков
10
Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2016
Рис. 6.
Доля потерь на тормозное излучение (
1
–
3
— см. рис. 3)
Соответствующие значения коэффициента усиления мощности в
плазме приведены на рис. 4. Режим при
Q
= 0,5…1 может быть реализо-
ван при
T
= 50…100 кэВ и энергии инжекции дейтерия
E
0
= 2…3 МэВ.
Требуемые для этого значения параметра Лоусона
n
τ
E
находятся в
диапазоне значений (1…3)10
20
м
–3
⋅
с (рис. 5). Содержание быстрого
компонента (рис. 6) при этом, согласно оценкам, составляет около
70 %. Важно, что доля потерь на тормозное излучение сравнительно
невысока: менее 10 %
fus
P
.
Полученные параметры позволяют проанализировать трудности
реализации предложенной концепции. Энергия инжекции, равная
2 МэВ, для применяемых в настоящее время технологий является вы-
сокой, но, видимо, не запредельной. Наиболее проблематичным
представляется выбор магнитной ловушки для удержания плазмы. Для
оценки примем вакуумное значение магнитного поля
B
0
V
= 10 Тл, от-
ношение давления плазмы к магнитному давлению
β
= 0,6. Тогда
давление плазмы
2
0
0
/ (2 )
= β
µ
V
p B
≈
2,5
⋅
10
7
Па. Основной вклад в
давление плазмы вносят быстрые частицы с энергией <
E
>
≈
1 МэВ.
Плотность быстрых ионов оценим как
,
3 / (2 )
=
< >
i f
n
p
E
≈
3,7
⋅
10
20
м
–3
.
Соответствующая плотность электронов
n
e
≈
5
⋅
10
20
м
–3
, суммарная
плотность плазмы
n
≈
1
⋅
10
21
м
–3
. Требуемое время удержания энергии
по критерию Лоусона
τ
E
≈
0,3 с, магнитная индукция в плазме (с уче-
том диамагнетизма)
0 0
1
=
− β
V
B B
≈
6,3 Тл. При указанных услови-
ях тепловая мощность, выделяемая в 1 м
3
плазмы,
P
fus
= 60 МВт/м
3
.
Для оценки размеров плазменного шнура рассмотрим длину
ослабления пучка [14] (в метрах):
17
0
0
5,5 10
⋅
≈
e
E
l
n A
, (27)
где
E
0
— энергия инжекции, кэВ;
n
e
— концентрация электронов, м
–3
;
A
0
— атомный номер инжектируемой частицы.