میدان مغناطیسی در توکامک

مشکل اساسی

یونهای دارای بار مثبت و الکترونهای دارای بار منفی در یک پلاسمای همجوشی در دمای بسیار بالا قرار دارند و به همین ترتیب دارای سرعتهای بزرگی هستند. به منظور حفظ فرایند همجوشی ، ذرات پلاسمای داغ باید در ناحیه مرکزی محدود شوند ، در غیر این صورت پلاسما به سرعت سرد می شود. دستگاههای همجوشی محدودیت مغناطیسی از این واقعیت استفاده می کنند که ذرات باردار در میدان مغناطیسی نیروی لورنتز را تجربه می کنند و مسیرهای مارپیچی را در امتداد خطوط میدان دنبال می کنند. 

ساده ترین سیستم حبس مغناطیسی یک شیر برقی است. یک پلاسما در یک شیر برقی در اطراف خطوط میدانی که از مرکز آن عبور می کنند ، مارپیچ می شود و از حرکت به طرفین جلوگیری می کند. با این حال ، این مانع حرکت به سمت انتها نمی شود. راه حل بدیهی این است که شیر برقی را به صورت یک دایره خم کرده و یک توروس را تشکیل می دهند. با این حال ، نشان داده شد که چنین ترتیبی یکنواخت نیست. به دلایل کاملاً هندسی ، میدان در لبه بیرونی توروس کمتر از لبه داخلی است. این عدم تقارن باعث می شود که الکترون ها و یون ها از میدان عبور کرده و در نهایت به دیواره های گورس برخورد کنند. 

راه حل این است که خطوط را به گونه ای شکل دهید که آنها به سادگی در اطراف توروس حرکت نکنند ، بلکه مانند نوارهایی روی ستون آرایشگاه یا آب نبات پیچیده شوند. در چنین زمینه ای ، هر ذره خود را در لبه بیرونی می بیند که در آن یک طرف حرکت می کند ، مثلاً به بالا ، و سپس با دنبال کردن خط مغناطیسی خود در اطراف توروس ، خود را در لبه داخلی پیدا می کند ، در آنجا دیگر را حرکت می دهد. مسیر. این لغو کامل نیست ، اما محاسبات نشان داد که به اندازه کافی اجازه می دهد تا سوخت برای مدت زمان مفید در راکتور باقی بماند.