Two-dimensional modeling of plasma confinement in a toroidal electromagnetic trap

Two-dimensional modeling of plasma confinement in a toroidal electromagnetic trap with transverse magnetic slits is carried out. The spatial distributions of electrons and ions density, magnetic and electrostatic potentials are obtained. Diamagnetic currents of electrons and ions, responsible for shielding of a vacuum magnetic field in plasma, and borders of the superseded vacuum magnetic field are determined.Проведено двомірне моделювання утримання плазми в тороідальній електромагнітній пастці з поперечними магнітними щілинами. Отримані просторові розподіли густини електронів і іонів, магнітного та електростатичного потенціалів. Визначені діамагнітні токи електронів та іонів, відповідальні за екранування вакуумного магнітного поля в плазмі, і межі витиснутого магнітного поля.Проведено двумерное моделирование удержания плазмы в тороидальной электромагнитной ловушке с поперечными магнитными щелями. Получены пространственные распределения плотности электронов и ионов, магнитного и электростатического потенциалов. Определены диамагнитные токи электронов и ионов, ответственные за экранирование вакуумного магнитного поля в плазме, и границы вытесненного магнитного поля

Modeling of plasma accumulation, heating and confinement in a source of thermonuclear neutrons

The mathematical model and computer program were prepared for modeling of physical processes in a source of thermonuclear neutrons. As a result of modeling, the time dependences on characteristics of system were obtained for plasma parameters in starting conditions, for the conditions to approach to a stationary mode, for the plasma parameters in stationary mode and for neutron yield

The thermonuclear reactor conceptual project based on the multislit electromagnetic trap

The thermonuclear reactor conceptual design based on the multislit electromagnetic trap with axisymmetric geometry of the magnetic field is developed. Plasma parameters are: density ne,i = 8·10¹⁹ m⁻³, electron temperature Тe = 34 keV, ion temperature Ti = 38 keV, plasma volume VP = 1140 m³ . The magnetic, electrostatic, vacuum systems and the blanket of thermonuclear reactor are presented.Розроблено концептуальний проект термоядерного реактора на основі багатощілинної електромагнітної пастки з вісесиметричною геометрією магнітного поля. Параметри плазми: густина ne,i = 8·10¹⁹ м⁻³, температура электронів Тe = 34 keV, температура іонів Ti = 38 keV, об’єм плазми VP = 1140 м³. Представлено магнітну, електростатичну, вакуумну системи та бланкет термоядерного реактора.Разработан концептуальный проект термоядерного реактора на основе многощелевой электромагнитной ловушки с осесимметричной геометрией магнитного поля. Параметры плазмы: плотность ne,i = 8·10¹⁹ м⁻³, температура электронов Тe = 34 keV, температура ионов Ti = 38 keV, объём плазмы VP = 1140 м³. Представлены магнитная, электростатическая, вакуумная системы и бланкет термоядерного реактора

Influence of multipolar magnetic field geometry of ECR planar plasma source on plasma parameters

The plasma parameters and its homogeneity were measured in ECR planar plasma source with multipolar magnetic field, which is created by three parallel magnetic bars of 12 cm in length consisted of set of the permanent magnets of 2 cm length. Geometry of the multipolar magnetic field is able to be changed by variation of the polarity and the distance between separate magnets along the bars. For magnetic system with alternative orientation of the magnetic field the plasma density up to 2.8×10¹⁰ сm¯³ and the electron temperature about 20-22 eV were measured within the area ~ 75 cm² at the distance of 2 cm apart the magnetic structure. The uncompensated ion flow with the energies of 16-18 eV was observed for all configurations of magnetic field.Параметри плазми та її однорідність були виміряні у планарному ЕЦР-плазмовому джерелі із мультипольним магнітним полем, яке утворювалося паралельними магнітними стрижнями довжиною 12 см, що складались з окремих постійних магнітів по 2 см кожний. Геометрія мультипольного магнітного поля змінювалася за рахунок варіювання полярності окремих магнітів та відстані між ними вздовж стрижня. Для магнітної системи з перемінною орієнтацією магнітного поля магнітів вздовж стрижня та с зазором 0,8 см між ними густина плазми складала 2.8×10¹⁰ сm¯³ та електронна температура 20-22 еВ. Показана однорідність параметрів плазми на площині ~ 75 cm² на відстані 2 см від магнітної структури. Для усіх конфігурацій магнітного поля спостерігався некомпенсований потік іонів з енергією 16-18 еВ.Измерены параметры плазмы и их однородность в планарном ЭЦР- плазменном источнике с мультипольным магнитным полем, которое создавалось параллельными магнитными стержнями длинной 12 см, состоящих из отдельных постоянных магнитов по 2 см каждый. Геометрия мультипольного магнитного поля изменялась за счет выбора полярности отдельных магнитов и расстояния между ними вдоль магнитного стержня. Для магнитной системы с переменной вдоль стержня ориентацией магнитного поля магнитов и с зазором 0,8 см между ними плотность плазмы составила 2.8×10¹⁰ сm¯³ и электронная температура 20-22 эВ. Показана однородность параметров плазмы на площади ~ 75 cm² на расстоянии 2 см от магнитной структуры . Для всех конфигураций магнитного поля наблюдался некомпенсированный поток ионов с энергией 16-18 эВ

Magnetic system of thermonuclear reactor "Elemag"

The conceptual project of thermonuclear reactor "Elemag" is developed. The multislit electromagnetic trap with axisymmetric magnetic field geometry is assumed as a basis of the project. It is most simple and most investigated thermonuclear system. The description of reactor magnetic system, accounts of magnetic fields, ponderomotive forces, electrotechnical accounts of magnetic field coils are given in this paper.Розроблено концептуальний проект термоядерного реактора "Елемаг" на основі багатощілинної електромагнітної пастки з осесиметричною геометрією магнітного поля. Це - найбільш проста і найбільш досліджена серед електромагнітних пасток термоядерна система. У роботі приведений опис магнітної системи реактора, розрахунки магнітних полів, пондеромоторних сил, електротехнічні розрахунки котушок магнітного поля.Разработан концептуальный проект термоядерного реактора "Элемаг" на основе многощелевой электромагнитной ловушки с осесимметричной геометрией магнитного поля. Это - наиболее простая и наиболее исследованная среди электромагнитных ловушек термоядерная система. В работе приведены описание магнитной системы реактора, расчеты магнитных полей, пондеромоторных сил, электротехнические расчеты катушек магнитного поля

Electrons cross transfer in multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M”

The researches of cross electrons transfer in the central and face parts of a trap are carried out. It is shown, that increased electrons transfer in a face part is connected to presence here toroidal area of the superseded magnetic field. The change of a magnetic configuration has resulted in reduction of a cross electrons transfer in a face part, increase of density and negative potential of plasma.Проведено дослідження поперечного переносу електронів у центральній і торцевій частинах пастки. Показано, що підвищений перенос електронів в торцевій частині пов'язаний з наявністю тут тороїдальної області витиснутого магнітного поля. Зміна магнітної конфігурації привела до зменшення поперечного потоку електронів у торцевій частині, збільшенню густини і негативного потенціалу плазми.Проведены исследования поперечного переноса электронов в центральной и торцевой частях ловушки. Показано, что повышенный перенос электронов в торцевой части связан с наличием здесь тороидальной области вытесненного магнитного поля. Изменение магнитной конфигурации привело к уменьшению поперечного потока электронов в торцевой части, увеличению плотности и отрицательного потенциала плазмы

Numerical modeling of processes of plasma accumulation, heating and confinement in thermonuclear reactor "Elemag"

In the article the mathematical model and computer program for numerical modeling of plasma accumulation, heating and confinement processes in thermonuclear reactor "Elemag" is considered. In a basis of model the equations of material and power balance are fixed in view of specific features of multislit electromagnetic traps. The results of a starting mode reactor modeling, the stationary state execution, ways of capacity regulation, results of direct transformation of a-particles kinetic energy in electrical one are offered.В роботі розглядається математична модель та комп’ютерна програма для чисельного моделювання накопичення нагріву та утримання плазми в термоядерному реакторі “Елемаг”. В основу програми покладено рівняння матеріального та енергетичного балансу з урахуванням специфічних особливостей багатощілинних електромагнітних пасток. Представлені результати моделювання стартового режиму, стаціонарного стану, методи регулювання потужності, результати прямого перетворення кінетичної енергії a-часток в електричну.В работе рассматривается математическая модель и компьютерная программа для численного моделирования накопления, нагрева и удержания плазмы в термоядерном реакторе «Элемаг». В основу модели положены уравнения материального и энергетического баланса с учетом специфических особенностей многощелевых электромагнитных ловушек. Представлены результаты моделирования стартового режима, стационарного состояния, методы регулирования мощности, результаты прямого преобразования кинетической энергии a-частиц в электрическую