4 / 13
В.В. Долганов, А.Ю. Чирков
4
Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2016
,
+ = + +
τ
th
inj
fus
n rad
E
W
P P P P
(12)
где
,
B
B
3 (
)
2
=
(
th
i th i
e e
W n k T n k T
— энергия тепловых компонентов;
B
k
—
постоянная Больцмана;
,
,
i th
n
i
T
— концентрация и температура тепло-
вых ионов;
n
e
— концентрация электронов;
T
e
— температура электро-
нов (полагаем
T
e
=
T
i
=
T
);
inj
P
— поглощенная мощность инжекционно-
го нагрева;
n
P
— мощность нейтронов;
rad
P
— мощность потерь на из-
лучение;
τ
E
— время удержания энергии тепловых компонентов.
Мощность инжекции связана с энергией инжектируемых частиц
E
0
соотношением
,
0
,
=
τ
i th
inj
f
n E
P
(13)
где
τ
f
— время релаксации пучка быстрых частиц.
Термоядерная мощность
, ,
,
=
< σ >
∑
fus
ij i j
k k
i j k
P
R n n v W
(14)
где
i
,
j
— сорта реагирующих ионов;
k
— номер реакции между ни-
ми;
1
=
ij
R
при
≠
i j
,
1/ 2
=
ij
R
при
=
i j
;
< σ >
k
v
– параметр скоро-
сти соответствующей реакции;
k
W
— суммарная энергия, выделяю-
щаяся в реакции.
Мощность
n
P
, выделяемая с нейтронами, вычисляется аналогич-
но соотношению (14), но вместо
k
W
необходимо использовать энер-
гию нейтронов. Нейтроны мгновенно покидают плазму, не передавая
ей своей энергии, поэтому в балансе рассматриваются как потери.
При высоком давлении плазмы (отношение давления плазмы к маг-
нитному давлению
β
≈ 1) в потерях на излучение учитывается только
тормозное излучение, возникающее при столкновениях электронов с
ионами и электронами. Тормозное излучение не поглощается термо-
ядерной плазмой и не отражается от окружающих плазму стенок реак-
тора, поэтому так же, как и нейтроны является неизбежным каналом
потерь энергии плазмы. Тормозное излучение максвелловской D–D-
плазмы может составлять более 50 % термоядерной мощности. Его
мощность определяется потерями при взаимодействиях электронов с
ионами и электронами при высоких температурах и может быть рассчи-
тана в соответствии с работой [12].
Мощная инжекция нейтральных пучков может поддерживать в
плазме значительную популяцию быстрых частиц. Скорость реакции