В работе обоснован выбор параметров стационарного разряда компактного токамака (большой радиус R = 0,47 м, малый радиус а = 0,27 м, магнитное поле 1,35 Тл), на основе которого проектируется источник нейтронов 14 МэВ. С помощью аналитической модели выполнены расчёты разрядного тока, складывающегося из бутстреп-тока и тока, генерируемого системами дополни-тельного нагрева. В условиях нагрева плазмы пучком дейтерия мощностью P до 15 МВт с энергией до 300 кэВ определены концентрации плазмы, обеспечивающие достижение разрядного тока до 3 МА. Показано, что в рабочих точках мощность синтеза на пучке P fusion находится на уровне единиц мегаватт, а коэффициент усиления мощности синтеза (Q fusion = P fusion /P) составляет около 0,5. Рассмотрены также возможности использования дополняющих нейтральную инжекцию высокочастотных методов генерации тока на основе электронных циклотронных волн (по схеме возбуждения в плазме бернштейновских волн), а также высших гармоник быстрых магнитозвуковых волн. Электронный циклотронный диапазон является эффективным для создания плазмы на начальной стадии разряда. Для подъёма тока на промежуточной стадии и поддержания тока в стационаре совместно с инжекцией пучка могут быть использованы обе схемы.Ключевые слова: токамак, параметры разряда, генерация тока, стационарный режим, мощность синтеза, подъём тока.
CHOICE OF PARAMETRES FOR STEADY STATE OPERATION IN A COMPACT ТОКАМАК. A.A. GOLIKOV, B.V. KUTEEV.The choice of parameters for steady state operation of the compact tokamak as a 14 MEV neutron source (the major radius R = 0.47 m, minor radius a = 0.27 m, magnetic field -1.35 Т) is considered. An analytic model is developed for calculating the total plasma current composed of bootstrap current and that generated by auxiliary heating systems. In conditions of plasma heating by the neutral beam with energy of 300 keV and power P of 15 MW it was defined the range of plasma density providing a plasma current up to 3 МА. It is shown that within operation limits the fusion power p fusion produced by beam-plasma interaction maintains at a mw-level, and the power multiplication factor q fusion = p fusion /p is close to 0,5. The possibilities to use high frequency methods of plasma current generation based on electron cyclotron waves (including excitation of bernstein's waves in plasma), and the high harmonics of fast magnetosonic waves are considered in addition to neutral beam injection. The electron cyclotron waves are effective for the plasma start-up stage. Both schemes can be used together with neutral beam injection for plasma ramp -up at an intermediate stage and for plasma current generation in steady state operation.Key words: tokamak, parameters for plasmas discharge, current drive, steady state operation, fusion power, start-up stage.
ВВЕДЕНИЕПри концептуальном анализе источников термоядерных нейтронов на основе компактных токама-ков с низким аспектным отношением необходимо определить параметры разряда, обеспечивающие ста-ционарный режим с неиндуктивной генерацией тока [1]. Оптимальная систе...