С.В. Полосаткин ТПЭ
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 37

С.В. Полосаткин ТПЭ PowerPoint PPT Presentation


  • 139 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

С.В. Полосаткин ТПЭ. Магнитные системы плазменных установок. Полосаткин Сергей Викторович, тел.47- 73 пятница, 10.45 – 12. 2 0 http://www.inp.nsk.su/students/plasma/sk/tpe.ru.shtml. Магнитные системы плазменных установок. Магнитное поле используется для управления движением заряженных частиц

Download Presentation

С.В. Полосаткин ТПЭ

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


5520600

С.В. Полосаткин ТПЭ

Магнитные системы плазменных установок

Полосаткин Сергей Викторович, тел.47-73

пятница, 10.45 – 12.20

http://www.inp.nsk.su/students/plasma/sk/tpe.ru.shtml


5520600

Магнитные системы плазменных установок

  • Магнитное поле используется для управления движением заряженных частиц

  • Удержание плазмы

  • Транспортировка пучков

  • магнитные поля 10-5 – 103 Тл

  • Поле земли 0,6·10-4 Тл

  • Постоянные магниты1,2 Тл

  • Электромагниты (железо) 2 Тл

  • Сверхпроводящие магниты14 Тл

  • Теплые магниты30 Тл

  • Импульсное сжатие1000 Тл


5520600

Электромагниты

Электротехнические стали

µ=3000-8000, Bмакс=2 Тл


5520600

Электромагниты

Электротехнические стали

µ=3000-8000, Bмакс=2 Тл

- Магнитодвижущая сила

- Магнитный поток

Магнитное сопротивление


5520600

Электромагниты

Электротехнические стали

µ=3000-8000, Bмакс=2 Тл

- Магнитодвижущая сила

- Магнитный поток

Магнитное сопротивление


5520600

Электромагниты

Электротехнические стали

µ=3000-8000, Bмакс=2 Тл

- Магнитодвижущая сила

- Магнитный поток

Магнитное сопротивление


5520600

B

Постоянные магниты

NdFeB – Bмакс=1,4 Тл, B·H~ 300 кДж/м3, tмакс=120°С, tКюри=340°С

SmCo – Bмакс=1 Тл, B·H~ 300 кДж/м3, tмакс=200°С, tКюри=800°С, коррозионная стойкость

AlNiCo (ЮНДК35Т5БА) – Bмакс=1 Тл, B·H~ 36кДж/м3, tмакс=250°С


5520600

B

Постоянные магниты


5520600

Сверхпроводящие магниты

NbTi

Tкр=9.2 К

Bмакс=7.5 Тл

Nb3Sn

Tкр=18.3 К

Bмакс=13.5 Тл (1.8 К)

Хрупкий – деформация меньше 0.5%

Необходим отжиг 300 часов в инертных газах при T=700 C

MgB2 (открыт в 2001 году)

Tкр=40 К

B=2 Тл (20 К)


5520600

Сверхпроводящие магниты

Ограничения – плотность тока, максимальное поле

Макс. поле – определяется хим.структурой

Плотность тока – зависит от технологии производства


5520600

Постоянные сверхпроводящие магниты

YBCO (Yt-Ba-Cu-O) – керамика

“Захваченное” поле до 17 Тл при 29 К

Masaru Tomita and Masato Murakami

High-temperature superconductor bulk magnets that can trap magnetic fields of over 17 tesla at 29 K

Nature 421, 517-520(30 January 2003)


5520600

Сверхпроводящие магниты

  • Уменьшение потока тепла в криостат (1 Вт – 1,4 литра гелия / час)

  • Тепловые экраны (тепловой поток ~sT4)

  • Высокотемпературные сверхпроводящие вводы

  • Охлаждение внутри криостата

токовводы

кулер

токовводы

N2

токовводы

ВТСП

магнит

магнит

LHe4,2 K

LHe4,2 K

LN2 77 K

Экран 20 K


5520600

Сверхпроводящие магниты

Уменьшение потока тепла в криостат (1 Вт – 1,4 литра гелия / час)

Кулер – производительность до 1,5 Вт, потребляемая мощность 10 кВт

кулер

токовводы

токовводы

ВТСП

магнит

4,2 K

Экран 20 K


5520600

Теплые магниты

Для получения полей выше 15 Тл нужно использовать теплые или комбинированные магниты

Основная проблема – механическая прочность

Медь sтек=30 кг/мм2– Bмах=30 Тл


5520600

Механическая прочность

Fa=Pм S k (h/2a) S= π a2

для h/2a=1-100 k= 0.5-1.5

ГОЛ-3 а= 8cm Н=10 Тл Pм =400кг/см2

S=200 cm2

F=80Tонн (!)

Fr

Fa

a

h

Проблема механической устойчивости


5520600

Секционированный соленоид

Катушки Гельмгольца

Однородность при r < a/2 2-5%

Нz(0)=0.7 I/a

а

а


5520600

Диски Биттера

Вложенные спирали – до 100 Тл

Постоянный режим – 35 Тл

10 Тл – 1,7 МВт


5520600

Импульсное сжатие

Сжатие взрывом – до 2800 Тл

Проект МАГО (Арзамас-16)

1018см-3, 300 эВ, 10 Тл - 1020см-3, 10 кэВ, 100 Тл

I


5520600

Расчеты магнитных полей

Закон Био-Савара

2 D – SAM, Mermaid – ИЯФ СО РАН

POISSON, FEMLAB

Бесконечно много доступных программ

…..

3D – FEMLAB, TOSKA, ANSYS, MASTAK


5520600

Измерение магнитных полей

Индукционная катушка – импульсные поля

Вращающаяся рамка

Датчики Холла

Ядерный магнитный резонанс


5520600

Магнитные системы термоядерных установок

ГОЛ-3

ГДЛ


5520600

Токамак


5520600

Тороидальные магнитные системы


5520600

Магнитное поле токамака


5520600

Магнитное поле токамака

TOKAMAK

Литература


5520600

Токамак ИТЕР


5520600

Вложенные магнитные поверхности

Область удержания плазмы

Последняя замкнутая поверхность (LCFS)

Переходный слой

(Scrapp-off layer)

Стенка


5520600

Вложенные магнитные поверхности

Лимитер

Дивертор


5520600

Стеллараторы

Спитцер, 1951 г.


5520600

Стелларатор

Гелиотрон (LHD, Япония)

Гелиас (HELical ADvanced Stellatator)

W-7X, Германия


5520600

Стелларатор

Неточности изготовления магнитной системы приводят к появлению участков хаотического поля на периферии


5520600

Энергия магнитного поля

ГОЛ-3: 5 Тл, 200 см2 12 м – 2,5 МДж

ИТЕР: 6 Тл, 1000 м3 – 15 ГДж !!!!!!!


5520600

Энергия магнитного поля

ГОЛ-3: 5 Тл, 200 см2 12 м – 2,5 МДж

ИТЕР: 6 Тл, 1000 м3 – 15 ГДж !!!!!!!


  • Login