Axially symmetric magnetic mirror traps. Recent progress in plasma confinement and heating

Abstract

New results of studies of plasma heating and confinement in the axisymmetric mirror traps are presented. It is shown that due to excitation of the instability at the bounce frequency (bounce instability) the effects of multi-mirror confinement can observed even at the densities by two-three-orders of magnitude lower than those predicted by the Budker, Mirnov and Ryutov theory (GOL-3 facility). This effect makes the multi-mirror reactor more realistic. A small size mirror cell was incorporated with the gas dynamic trap (GDT). Due to the transverse injection of two neutral beams (ENB=20 keV) ion hot plasma was obtained in the compact mirror cell. As a result of that the plasma flux to the end wall decreased by 5 times. Besides, the threshold of the Alfven ion cyclotron instability (AIC) was determined in the same experiment with accumulation of fast ions in the compact cell. It follows from this experiment that in the GDT based neutron source the AIC instability will not excite in spite of anisotropic plasma.

Представлено останні результати по утриманню плазми в вісесиметричних магнітних пастках. Показано, що завдяки порушенню нестійкості на замкнених частках (bounce instability) багатопробпробкове утримання плазми може спостерігатися при щільностях на два – три порядки більш низьких, ніж завбачається теорією Будкера, Мирнова і Рютова (ГОЛ-3). Цей ефект робить багатопробковий термоядерний реактор більш реалістичним. Невеликий пробкотрон було приєднано до газодинамічної пастки (ГДП). При поперечній інжекції нейтральних пучків (Е=20 кеВ, W = 1 МВт) у пробкотроні була отримана іонно-гаряча плазма. Внаслідок потік плазми, що витікає з ГДЛ, був подавлений у 5 разів. Крім того, вдалося визначити поріг нестійкості на швидких анізотропних іонах та ідентифікувати порушення альфвенівської іонно-циклотронної нестійкості. З отриманих даних витікає, що небезпеки порушення цієї нестійкості в нейтронному джерелі на основі ГДП не існує.

Представлены последние результаты по удержанию плазмы в осесимметричных магнитных ловушках. Показано, что благодаря возбуждению неустойчивости на запертых частицах (bounce instability) многопробочное удержание плазмы может наблюдаться при плотностях на два – три порядка более низких по сравнению с предсказываемыми теорией Будкера, Мирнова и Рютова (ГОЛ-3). Этот эффект делает многопробочный термоядерный реактор более реалистичным. Небольшой пробкотрон был присоединен к газодинамической ловушке (ГДЛ). При поперечной инжекции нейтральных пучков (Е = 20 кэВ, W = 1 МВт) в пробкотроне была получена ионно-горячая плазма. В результате поток плазмы, вытекающей из ГДЛ, был подавлен в 5 раз. Кроме того, удалось определить порог неустойчивости на быстрых анизотропных ионах и идентифицировать возбуждение альфвеновской ионно- циклотронной неустойчивости. Из полученных данных следует, что опасности возбуждения этой неустойчивости в нейтронном источнике на основе ГДЛ не существует.