Il n’existe probablement aucun domaine de l’activité humaine aussi rempli de déceptions et de héros rejetés que les tentatives de création d’énergie thermonucléaire. Des centaines de concepts de réacteurs, des dizaines d'équipes qui sont constamment devenues les favoris des budgets publics et de l'État, et finalement il semblait y avoir un gagnant sous la forme des tokamaks. Et là encore, les réalisations des scientifiques de Novossibirsk ravivent l'intérêt du monde entier pour un concept cruellement piétiné dans les années 80. Et maintenant plus de détails.

Un piège GDL ouvert qui a donné des résultats impressionnants

Parmi la variété de propositions sur la manière d'extraire l'énergie de la fusion thermonucléaire, elles sont principalement orientées vers le confinement stationnaire d'un plasma thermonucléaire relativement lâche. Par exemple, le projet ITER et plus largement - les pièges toroïdaux tokamak et les stellarateurs - viennent d'ici. Ils sont toroïdaux car il s'agit de la forme la plus simple d'un récipient fermé constitué de champs magnétiques (en raison du théorème du peignage du hérisson, un récipient sphérique ne peut pas être créé). Cependant, à l'aube de la recherche dans le domaine de la fusion thermonucléaire contrôlée, les favoris n'étaient pas les pièges à géométrie tridimensionnelle complexe, mais les tentatives visant à contenir le plasma dans des pièges dits ouverts. Il s'agit généralement également de récipients magnétiques cylindriques dans lesquels le plasma est bien retenu dans la direction radiale et s'écoule par les deux extrémités. L'idée des inventeurs ici est simple - si le chauffage d'un nouveau plasma par une réaction thermonucléaire se déroule plus rapidement que la consommation de chaleur s'échappant des extrémités - alors que Dieu le bénisse, avec l'ouverture de notre vaisseau, de l'énergie sera générée , mais la fuite se produira toujours dans la cuve à vide et le combustible circulera dans le réacteur jusqu'à ce qu'il brûle.

L'idée d'un piège ouvert est un cylindre magnétique avec des bouchons/miroirs aux extrémités et des extenseurs derrière eux.

De plus, dans tous les pièges ouverts, l'une ou l'autre méthode est utilisée pour empêcher le plasma de s'échapper par les extrémités - et la plus simple ici est d'augmenter fortement le champ magnétique aux extrémités (installer des « bouchons » magnétiques dans la terminologie russe ou des « miroirs » " dans la terminologie occidentale), tandis que les particules chargées entrantes rebondiront en fait des bouchons miroir et seule une petite partie du plasma les traversera et entrera dans des expanseurs spéciaux.

Et une image un peu moins schématique de l'héroïne d'aujourd'hui - une chambre à vide est ajoutée dans laquelle vole le plasma, et toutes sortes d'équipements.

La première expérience avec un piège « miroir » ou « ouvert », le Q-concombre, a été réalisée en 1955 au laboratoire national américain Lawrence Livermore. Depuis de nombreuses années, ce laboratoire est devenu leader dans le développement du concept de CTS basé sur des pièges ouverts (OT).

La première expérience au monde - un piège ouvert avec des miroirs magnétiques Q-concombre

Par rapport aux concurrents fermés, les avantages d'OL incluent la géométrie beaucoup plus simple du réacteur et de son système magnétique, et donc son faible coût. Ainsi, après la chute du premier favori des réacteurs CTS - Z-pinch, les pièges ouverts ont reçu une priorité et un financement maximum au début des années 60, car ils promettaient une solution rapide pour peu d'argent.

Début des années 60, piège de table

Cependant, ce n’est pas un hasard si le même Z-pinch a abandonné. Ses funérailles étaient associées à une manifestation de la nature du plasma - des instabilités qui détruisaient les formations de plasma lors d'une tentative de compression du plasma avec un champ magnétique. Et c’est précisément cette caractéristique, peu étudiée il y a 50 ans, qui a immédiatement commencé à irriter les expérimentateurs des pièges ouverts. Les instabilités des flûtes nous obligent à compliquer le système magnétique, en introduisant, en plus de simples solénoïdes ronds, des « bâtons Ioffe », des « pièges de baseball » et des « bobines yin-yang » et à réduire le rapport entre la pression du champ magnétique et la pression du plasma (paramètre β) .

Piège à aimant supraconducteur « Baseball » Baseball II, milieu des années 70

De plus, les fuites de plasma se produisent différemment pour les particules d'énergies différentes, ce qui conduit à un déséquilibre du plasma (c'est-à-dire un spectre non maxwellien de vitesses de particules), ce qui provoque un certain nombre d'autres instabilités désagréables. Ces instabilités, à leur tour, « balançant » le plasma, accélèrent sa sortie à travers les cellules du miroir terminal. À la fin des années 60, des versions simples de pièges ouverts atteignaient la limite de température et de densité du plasma confiné, et ces chiffres étaient nombreux. des ordres de grandeur inférieurs à ceux nécessaires à une réaction thermonucléaire. Le problème était principalement le refroidissement longitudinal rapide des électrons, qui faisait alors perdre de l’énergie aux ions. De nouvelles idées étaient nécessaires.

Le piège ambipolaire le plus performant TMX-U

Les physiciens proposent de nouvelles solutions liées principalement à l'amélioration du confinement longitudinal du plasma : confinement ambipolaire, pièges ondulés et pièges dynamiques gazeux.

• Le confinement ambipolaire est basé sur le fait que les électrons « s'écoulent » d'un piège ouvert 28 fois plus vite que les ions deutérium et tritium, et qu'une différence de potentiel apparaît aux extrémités du piège - positive des ions à l'intérieur et négative de l'extérieur. Si les champs à plasma dense sont amplifiés aux extrémités de l'installation, alors le potentiel ambipolaire dans le plasma dense empêchera le contenu interne moins dense de se diffuser.
• Les pièges ondulés créent à leur extrémité un champ magnétique « nervuré », dans lequel l'expansion des ions lourds est ralentie en raison du « frottement » contre le champ du piège enfermé dans les « cavités ».
• Enfin, les pièges à dynamique gazeuse créent, avec un champ magnétique, un analogue d'un récipient avec un petit trou, à partir duquel le plasma s'écoule à une vitesse inférieure à celle des « bouchons miroir ».

Il est intéressant de noter que tous ces concepts, selon lesquels les installations expérimentales ont été construites, ont nécessité une complication supplémentaire de l'ingénierie des pièges ouverts. Tout d'abord, ici, pour la première fois, apparaissent dans CTS des accélérateurs complexes de faisceaux neutres, qui chauffent le plasma (dans les premières installations, le chauffage était réalisé par une décharge électrique conventionnelle) et modulent sa densité dans l'installation. S'y ajoute également le chauffage par radiofréquence, apparu pour la première fois au tournant des années 60/70 dans les tokamaks. Des installations importantes et coûteuses sont en construction : Gamma-10 au Japon, TMX aux États-Unis, AMBAL-M, GOL et GDL à l'Institut de physique nucléaire de Novossibirsk.

Le diagramme du système magnétique et du chauffage du plasma de Gamma-10 illustre clairement à quel point les solutions OL étaient éloignées des solutions simples dans les années 80.

Au même moment, en 1975, au piège 2X-IIB, les chercheurs américains furent les premiers au monde à atteindre une température ionique symbolique de 10 kEv - optimale pour la combustion thermonucléaire du deutérium et du tritium. Il convient de noter que dans les années 60 et 70, elles ont été marquées par la recherche de la température souhaitée de quelque manière que ce soit, car... La température détermine si le réacteur fonctionnera, tandis que deux autres paramètres - la densité et le taux de fuite d'énergie du plasma (ou plus communément appelé « temps de maintien ») peuvent être compensés en augmentant la taille du réacteur. Cependant, malgré cet exploit symbolique, le 2X-IIB était très loin d'être qualifié de réacteur : la puissance théorique aurait été de 0,1 % de celle dépensée pour le confinement et le chauffage du plasma. Un problème sérieux restait la basse température des électrons - environ 90 eV sur fond d'ions de 10 keV, associée au fait que d'une manière ou d'une autre les électrons étaient refroidis contre les parois de la chambre à vide dans laquelle se trouvait le piège.

Éléments du piège ambipolaire aujourd'hui disparu AMBAL-M

Le début des années 80 marque l'apogée du développement de cette branche du CTS. Le point culminant du développement est le projet américain MFTF d'une valeur de 372 millions de dollars (soit 820 millions de dollars aux prix actuels, ce qui rapproche le coût du projet d'une machine comme le Wendelstein 7-X ou le tokamak K-STAR).

Modules magnétiques supraconducteurs MFTF…

Et le corps de son aimant supraconducteur de 400 tonnes

C'était un piège ambipolaire avec des aimants supraconducteurs, incl. chef-d'œuvre du terminal "yin-yang", de nombreux systèmes et chauffage du plasma de diagnostic, un record à tous égards. Il était prévu d'atteindre Q=0,5, c'est-à-dire La production d’énergie d’une réaction thermonucléaire ne représente que la moitié du coût d’entretien du réacteur. Quels résultats ce programme a-t-il obtenu ? Il a été clôturé par une décision politique dans un état proche du lancement.

Fin "Yin-Yang" MFTF lors de l'installation dans une enceinte à vide de 10 mètres de l'installation. Sa longueur était censée atteindre 60 mètres.

Malgré le fait que cette décision, choquante de toutes parts, soit très difficile à expliquer, je vais essayer.
En 1986, alors que MFTF était prêt à être lancé, une autre étoile favorite s'est allumée à l'horizon des concepts TCB. Une alternative simple et bon marché aux pièges ouverts « en bronze », devenus à cette époque trop complexes et coûteux par rapport au concept original du début des années 60. Tous ces aimants supraconducteurs aux configurations déroutantes, injecteurs neutres rapides, radiofréquence puissante. systèmes de chauffage au plasma, circuits déroutants de suppression d'instabilité - il semblait que des installations aussi complexes ne deviendraient jamais le prototype d'une centrale thermonucléaire.

JET en configuration limiteur d'origine et bobines en cuivre.

Donc des tokamaks. Au début des années 80, ces machines atteignaient des paramètres plasma suffisants pour déclencher une réaction thermonucléaire. En 1984, le tokamak européen JET a été lancé, qui devrait afficher Q=1, et il utilise de simples aimants en cuivre, son coût n'est que de 180 millions de dollars. En URSS et en France, des tokamaks supraconducteurs sont en cours de conception, qui ne gaspillent pratiquement aucune énergie pour le fonctionnement du système magnétique. Dans le même temps, les physiciens travaillant depuis des années sur des pièges ouverts ont été incapables de progresser dans l’augmentation de la stabilité du plasma et de la température des électrons, et les promesses concernant les réalisations du MFTF deviennent de plus en plus vagues. Les prochaines décennies montreront d'ailleurs que le pari sur les tokamaks s'est avéré relativement justifié - ce sont ces pièges qui ont atteint le niveau de puissance et de Q qui intéressaient les ingénieurs électriciens.

Succès des pièges ouverts et des tokamaks au début des années 80 sur la carte « triple paramètre ». JET atteindra un point légèrement supérieur à "TFTR 1983" en 1997.

La décision sur MFTF sape finalement la position de cette direction. Bien que les expériences à l'Institut de physique nucléaire de Novossibirsk et à l'installation japonaise Gamma-10 se poursuivent, les programmes assez réussis de leurs prédécesseurs TMX et 2X-IIB sont également en cours de clôture aux États-Unis.
Fin de l'histoire? Non. Littéralement sous nos yeux, en 2015, une étonnante révolution silencieuse se déroule. Des chercheurs de l'Institut de physique nucléaire du nom. Budkera à Novossibirsk, qui a constamment amélioré le piège GDT (en passant, il convient de noter qu'en Occident, les pièges ambipolaires plutôt que gazeux-dynamiques prédominaient) ont soudainement atteint des paramètres de plasma prédits comme « impossibles » par les sceptiques dans les années 80.

Encore une fois GDL. Les cylindres verts qui dépassent dans différentes directions sont les injecteurs neutres, dont il est question ci-dessous.

Les trois principaux problèmes qui ont enterré les pièges ouverts sont la stabilité du MHD dans une configuration axisymétrique (nécessitant des formes d'aimant complexes), la fonction de distribution d'ions hors équilibre (microinstabilité) et la faible température électronique. En 2015, le GDL, avec une valeur bêta de 0,6, a atteint une température électronique de 1 keV. Comment est-ce arrivé?
L'abandon de la symétrie axiale (cylindrique) dans les années 60 pour tenter de surmonter les instabilités des rainures et autres plasmas MHD a conduit, en plus de la complication des systèmes magnétiques, à une augmentation des pertes de chaleur du plasma dans la direction radiale. Un groupe de scientifiques travaillant avec GDL a utilisé une idée des années 80 pour appliquer un champ électrique radial qui crée un plasma vortex. Cette approche a conduit à une brillante victoire - avec bêta 0,6 (je vous rappelle que ce rapport entre la pression du plasma et la pression du champ magnétique est un paramètre très important dans la conception de tout réacteur thermonucléaire - puisque le taux et la densité de libération d'énergie sont déterminés par la pression du plasma et le coût du réacteur sont déterminés par la puissance de ses aimants), par rapport au tokamak 0,05-0,1, le plasma est stable.

De nouveaux instruments de mesure « diagnostic » permettent de mieux comprendre la physique du plasma en GDT

Le deuxième problème de micro-instabilités, provoqué par un manque d'ions à basse température (qui sont attirés des extrémités du piège par un potentiel ambipolaire) a été résolu en inclinant les injecteurs du faisceau neutre selon un angle. Cet agencement crée des pics de densité ionique le long du piège à plasma, qui empêchent les ions « chauds » de s'échapper. Une solution relativement simple conduit à une suppression complète des microinstabilités et à une amélioration significative des paramètres de confinement du plasma.

Flux de neutrons issu de la combustion thermonucléaire du deutérium dans un piège GDL. Les points noirs sont des mesures, les lignes sont diverses valeurs calculées pour différents niveaux de micro-instabilités. Ligne rouge - les micro-instabilités sont supprimées.

Enfin, le principal « fossoyeur » est la basse température des électrons. Bien que les paramètres thermonucléaires aient été atteints pour les ions dans les pièges, une température électronique élevée est la clé pour empêcher les ions chauds de se refroidir, et donc des valeurs Q élevées. La raison de la basse température est la conductivité thermique élevée « le long » et le potentiel ambipolaire. aspirer les électrons « froids » des expanseurs derrière les extrémités des pièges à l’intérieur du système magnétique. Jusqu'en 2014, la température des électrons dans les pièges ouverts ne dépassait pas 300 eV et la valeur psychologiquement importante de 1 keV était obtenue dans le GDT. Il a été obtenu grâce à un travail subtil sur la physique de l'interaction des électrons dans les expanseurs d'extrémité avec des absorbeurs de gaz neutre et de plasma.
Cela bouleverse la situation. Désormais, de simples pièges menacent à nouveau la primauté des tokamaks qui ont atteint des tailles et une complexité monstrueuses (GDML-U, qui combine les idées et les réalisations du GDT et une méthode pour améliorer la rétention longitudinale du GOL. Bien que sous l'influence de nouveaux résultats l'image de GDML évolue, il reste l'idée principale dans le domaine des pièges ouverts.

Où se situent les développements actuels et futurs par rapport aux concurrents ? Les tokamaks, comme nous le savons, ont atteint la valeur de Q=1, résolu de nombreux problèmes d'ingénierie, passeront à la construction d'installations nucléaires plutôt qu'électriques et se dirigent avec confiance vers le prototype d'un réacteur de puissance avec Q=10 et un puissance thermonucléaire pouvant atteindre 700 MW (ITER). Les Stellarators, qui ont quelques longueurs de retard, passent de l'étude de la physique fondamentale à la résolution de problèmes d'ingénierie à Q = 0,1, mais ne risquent pas encore d'entrer dans le domaine des véritables installations nucléaires avec combustion thermonucléaire du tritium. GDML-U pourrait être similaire au stellarateur W-7X en termes de paramètres de plasma (étant cependant une installation pulsée avec une durée de décharge de plusieurs secondes par rapport au fonctionnement à long terme d'une demi-heure du W-7X), cependant, en raison de sa géométrie simple, son coût pourrait être plusieurs fois supérieur à celui du stellarator allemand.

Évaluation BINP.

Il existe des options pour utiliser GDML comme installation d'étude de l'interaction du plasma et des matériaux (cependant, il existe de nombreuses installations de ce type dans le monde) et comme source de neutrons thermonucléaires à diverses fins.

Extrapolation des dimensions du HDML en fonction du Q souhaité et des applications possibles.

Si demain les pièges ouverts redeviennent favoris dans la course au CTS, on pourrait s'attendre à ce que, grâce à des investissements en capital moindres à chaque étape, d'ici 2050 ils rattrapent et dépassent les tokamaks, devenant ainsi le cœur des premières centrales thermonucléaires. A moins que le plasma n'apporte de nouvelles mauvaises surprises...

Balises : ajouter des balises

Il n’existe probablement aucun domaine de l’activité humaine aussi rempli de déceptions et de héros rejetés que les tentatives de création d’énergie thermonucléaire. Des centaines de concepts de réacteurs, des dizaines d'équipes qui sont constamment devenues les favoris des budgets publics et de l'État, et finalement il semblait y avoir un gagnant sous la forme des tokamaks. Et là encore, les réalisations des scientifiques de Novossibirsk ravivent l'intérêt du monde entier pour un concept cruellement piétiné dans les années 80. Et maintenant plus de détails.

Un piège GDL ouvert qui a donné des résultats impressionnants

Parmi la variété de propositions sur la manière d'extraire l'énergie de la fusion thermonucléaire, elles sont principalement orientées vers le confinement stationnaire d'un plasma thermonucléaire relativement lâche. Par exemple, le projet ITER et plus largement - les pièges toroïdaux tokamak et les stellarateurs - viennent d'ici. Ils sont toroïdaux car il s'agit de la forme la plus simple d'un récipient fermé constitué de champs magnétiques (en raison du théorème du peignage du hérisson, un récipient sphérique ne peut pas être créé). Cependant, à l'aube de la recherche dans le domaine de la fusion thermonucléaire contrôlée, les favoris n'étaient pas les pièges à géométrie tridimensionnelle complexe, mais les tentatives visant à contenir le plasma dans des pièges dits ouverts. Il s'agit généralement également de récipients magnétiques cylindriques dans lesquels le plasma est bien retenu dans la direction radiale et s'écoule par les deux extrémités. L'idée des inventeurs ici est simple - si le chauffage d'un nouveau plasma par une réaction thermonucléaire se déroule plus rapidement que la consommation de chaleur s'échappant des extrémités - alors que Dieu le bénisse, avec l'ouverture de notre vaisseau, de l'énergie sera générée , mais la fuite se produira toujours dans la cuve à vide et le combustible circulera dans le réacteur jusqu'à ce qu'il brûle.

L'idée d'un piège ouvert est un cylindre magnétique avec des bouchons/miroirs aux extrémités et des extenseurs derrière eux.

De plus, dans tous les pièges ouverts, l'une ou l'autre méthode est utilisée pour empêcher le plasma de s'échapper par les extrémités - et la plus simple ici est d'augmenter fortement le champ magnétique aux extrémités (installer des « bouchons » magnétiques dans la terminologie russe ou des « miroirs » " dans la terminologie occidentale), tandis que les particules chargées entrantes rebondiront en fait des bouchons miroir et seule une petite partie du plasma les traversera et entrera dans des expanseurs spéciaux.

Et une image un peu moins schématique de l'héroïne d'aujourd'hui - une chambre à vide est ajoutée dans laquelle vole le plasma, et toutes sortes d'équipements.

La première expérience avec un piège « miroir » ou « ouvert », le Q-concombre, a été réalisée en 1955 au laboratoire national américain Lawrence Livermore. Depuis de nombreuses années, ce laboratoire est devenu leader dans le développement du concept de CTS basé sur des pièges ouverts (OT).

La première expérience au monde - un piège ouvert avec des miroirs magnétiques Q-concombre

Par rapport aux concurrents fermés, les avantages d'OL incluent la géométrie beaucoup plus simple du réacteur et de son système magnétique, et donc son faible coût. Ainsi, après la chute du premier favori des réacteurs CTS - Z-pinch, les pièges ouverts ont reçu une priorité et un financement maximum au début des années 60, car ils promettaient une solution rapide pour peu d'argent.

Début des années 60, piège de table

Cependant, ce n’est pas un hasard si le même Z-pinch a abandonné. Ses funérailles étaient associées à une manifestation de la nature du plasma - des instabilités qui détruisaient les formations de plasma lors d'une tentative de compression du plasma avec un champ magnétique. Et c’est précisément cette caractéristique, peu étudiée il y a 50 ans, qui a immédiatement commencé à irriter les expérimentateurs des pièges ouverts. Les instabilités des flûtes nous obligent à compliquer le système magnétique, en introduisant, en plus de simples solénoïdes ronds, des « bâtons Ioffe », des « pièges de baseball » et des « bobines yin-yang » et à réduire le rapport entre la pression du champ magnétique et la pression du plasma (paramètre β) .

Piège à aimant supraconducteur « Baseball » Baseball II, milieu des années 70

De plus, les fuites de plasma se produisent différemment pour les particules d'énergies différentes, ce qui conduit à un déséquilibre du plasma (c'est-à-dire un spectre non maxwellien de vitesses de particules), ce qui provoque un certain nombre d'autres instabilités désagréables. Ces instabilités, à leur tour, « balançant » le plasma, accélèrent sa sortie à travers les cellules du miroir terminal. À la fin des années 60, des versions simples de pièges ouverts atteignaient la limite de température et de densité du plasma confiné, et ces chiffres étaient nombreux. des ordres de grandeur inférieurs à ceux nécessaires à une réaction thermonucléaire. Le problème était principalement le refroidissement longitudinal rapide des électrons, qui faisait alors perdre de l’énergie aux ions. De nouvelles idées étaient nécessaires.

Le piège ambipolaire le plus performant TMX-U

Les physiciens proposent de nouvelles solutions liées principalement à l'amélioration du confinement longitudinal du plasma : confinement ambipolaire, pièges ondulés et pièges dynamiques gazeux.

• Le confinement ambipolaire est basé sur le fait que les électrons « s'écoulent » d'un piège ouvert 28 fois plus vite que les ions deutérium et tritium, et qu'une différence de potentiel apparaît aux extrémités du piège - positive des ions à l'intérieur et négative de l'extérieur. Si les champs à plasma dense sont amplifiés aux extrémités de l'installation, alors le potentiel ambipolaire dans le plasma dense empêchera le contenu interne moins dense de se diffuser.
• Les pièges ondulés créent à leur extrémité un champ magnétique « nervuré », dans lequel l'expansion des ions lourds est ralentie en raison du « frottement » contre le champ du piège enfermé dans les « cavités ».
• Enfin, les pièges à dynamique gazeuse créent, avec un champ magnétique, un analogue d'un récipient avec un petit trou, à partir duquel le plasma s'écoule à une vitesse inférieure à celle des « bouchons miroir ».

Il est intéressant de noter que tous ces concepts, selon lesquels les installations expérimentales ont été construites, ont nécessité une complication supplémentaire de l'ingénierie des pièges ouverts. Tout d'abord, ici, pour la première fois, apparaissent dans CTS des accélérateurs complexes de faisceaux neutres, qui chauffent le plasma (dans les premières installations, le chauffage était réalisé par une décharge électrique conventionnelle) et modulent sa densité dans l'installation. S'ajoute également le chauffage par radiofréquence, apparu pour la première fois au tournant des années 60/70 dans les tokamaks. Des installations importantes et coûteuses sont en construction : Gamma-10 au Japon, TMX aux États-Unis, AMBAL-M, GOL et GDL à l'Institut de physique nucléaire de Novossibirsk.

Le diagramme du système magnétique et du chauffage du plasma de Gamma-10 illustre clairement à quel point les solutions OL étaient éloignées des solutions simples dans les années 80.

Au même moment, en 1975, au piège 2X-IIB, les chercheurs américains furent les premiers au monde à atteindre une température ionique symbolique de 10 kEv - optimale pour la combustion thermonucléaire du deutérium et du tritium. Il convient de noter que dans les années 60 et 70, elles ont été marquées par la recherche de la température souhaitée de quelque manière que ce soit, car... La température détermine si le réacteur fonctionnera, tandis que deux autres paramètres - la densité et le taux de fuite d'énergie du plasma (ou plus communément appelé « temps de maintien ») peuvent être compensés en augmentant la taille du réacteur. Cependant, malgré cet exploit symbolique, le 2X-IIB était très loin d'être qualifié de réacteur : la puissance théorique aurait été de 0,1 % de celle dépensée pour le confinement et le chauffage du plasma. Un problème sérieux restait la basse température des électrons - environ 90 eV sur fond d'ions de 10 keV, associée au fait que d'une manière ou d'une autre les électrons étaient refroidis contre les parois de la chambre à vide dans laquelle se trouvait le piège.

Éléments du piège ambipolaire aujourd'hui disparu AMBAL-M

Le début des années 80 marque l'apogée du développement de cette branche du CTS. Le point culminant du développement est le projet américain MFTF d'une valeur de 372 millions de dollars (soit 820 millions de dollars aux prix actuels, ce qui rapproche le coût du projet d'une machine comme le Wendelstein 7-X ou le tokamak K-STAR).

Modules magnétiques supraconducteurs MFTF…

Et le corps de son aimant supraconducteur de 400 tonnes

C'était un piège ambipolaire avec des aimants supraconducteurs, incl. chef-d'œuvre du terminal "yin-yang", de nombreux systèmes et chauffage du plasma de diagnostic, un record à tous égards. Il était prévu d'atteindre Q=0,5, c'est-à-dire La production d’énergie d’une réaction thermonucléaire ne représente que la moitié du coût d’entretien du réacteur. Quels résultats ce programme a-t-il obtenu ? Il a été clôturé par une décision politique dans un état proche du lancement.

Fin "Yin-Yang" MFTF lors de l'installation dans une enceinte à vide de 10 mètres de l'installation. Sa longueur était censée atteindre 60 mètres.

Malgré le fait que cette décision, choquante de toutes parts, soit très difficile à expliquer, je vais essayer.

En 1986, alors que MFTF était prêt à être lancé, une autre étoile favorite s'est allumée à l'horizon des concepts TCB. Une alternative simple et bon marché aux pièges ouverts « en bronze », devenus à cette époque trop complexes et coûteux par rapport au concept original du début des années 60. Tous ces aimants supraconducteurs aux configurations déroutantes, injecteurs neutres rapides, radiofréquence puissante. systèmes de chauffage au plasma, circuits déroutants de suppression d'instabilité - il semblait que des installations aussi complexes ne deviendraient jamais le prototype d'une centrale thermonucléaire.

JET en configuration limiteur d'origine et bobines en cuivre.

Donc des tokamaks. Au début des années 80, ces machines atteignaient des paramètres plasma suffisants pour déclencher une réaction thermonucléaire. En 1984, le tokamak européen JET a été lancé, qui devrait afficher Q=1, et il utilise de simples aimants en cuivre, son coût n'est que de 180 millions de dollars. En URSS et en France, des tokamaks supraconducteurs sont en cours de conception, qui ne gaspillent pratiquement aucune énergie pour le fonctionnement du système magnétique. Dans le même temps, les physiciens travaillant depuis des années sur des pièges ouverts ont été incapables de progresser dans l’augmentation de la stabilité du plasma et de la température des électrons, et les promesses concernant les réalisations du MFTF deviennent de plus en plus vagues. Les prochaines décennies montreront d'ailleurs que le pari sur les tokamaks s'est avéré relativement justifié - ce sont ces pièges qui ont atteint le niveau de puissance et de Q qui intéressaient les ingénieurs électriciens.

Succès des pièges ouverts et des tokamaks au début des années 80 sur la carte « triple paramètre ». JET atteindra un point légèrement supérieur à "TFTR 1983" en 1997.

La décision sur MFTF sape finalement la position de cette direction. Bien que les expériences à l'Institut de physique nucléaire de Novossibirsk et à l'installation japonaise Gamma-10 se poursuivent, les programmes assez réussis de leurs prédécesseurs TMX et 2X-IIB sont également en cours de clôture aux États-Unis.

Fin de l'histoire? Non. Littéralement sous nos yeux, en 2015, une étonnante révolution silencieuse se déroule. Des chercheurs de l'Institut de physique nucléaire du nom. Budkera à Novossibirsk, qui a constamment amélioré le piège GDT (en passant, il convient de noter qu'en Occident, les pièges ambipolaires plutôt que gazeux-dynamiques prédominaient) ont soudainement atteint des paramètres de plasma qui étaient prédits comme « impossibles » par les sceptiques dans les années 80.

Encore une fois GDL. Les cylindres verts qui dépassent dans différentes directions sont les injecteurs neutres, dont il est question ci-dessous.

Les trois principaux problèmes qui ont enterré les pièges ouverts sont la stabilité du MHD dans une configuration axisymétrique (nécessitant des formes d'aimant complexes), la fonction de distribution d'ions hors équilibre (microinstabilité) et la faible température électronique. En 2015, le GDL, avec une valeur bêta de 0,6, a atteint une température électronique de 1 keV. Comment est-ce arrivé?

L'abandon de la symétrie axiale (cylindrique) dans les années 60 pour tenter de surmonter les instabilités des rainures et autres plasmas MHD a conduit, en plus de la complication des systèmes magnétiques, à une augmentation des pertes de chaleur du plasma dans la direction radiale. Un groupe de scientifiques travaillant avec GDL a utilisé une idée des années 80 pour appliquer un champ électrique radial qui crée un plasma vortex. Cette approche a conduit à une brillante victoire - avec bêta 0,6 (je vous rappelle que ce rapport entre la pression du plasma et la pression du champ magnétique est un paramètre très important dans la conception de tout réacteur thermonucléaire - puisque le taux et la densité de libération d'énergie sont déterminés par la pression du plasma et le coût du réacteur sont déterminés par la puissance de ses aimants), par rapport au tokamak, le plasma est stable de 0,05 à 0,1.

De nouveaux instruments de mesure « diagnostic » permettent de mieux comprendre la physique du plasma en GDT

Le deuxième problème de micro-instabilités, provoqué par un manque d'ions à basse température (qui sont attirés des extrémités du piège par un potentiel ambipolaire) a été résolu en inclinant les injecteurs du faisceau neutre selon un angle. Cet agencement crée des pics de densité ionique le long du piège à plasma, qui empêchent les ions « chauds » de s'échapper. Une solution relativement simple conduit à une suppression complète des microinstabilités et à une amélioration significative des paramètres de confinement du plasma.

Flux de neutrons provenant de la combustion thermonucléaire du deutérium dans un piège GDL. Les points noirs sont des mesures, les lignes sont diverses valeurs calculées pour différents niveaux de micro-instabilités. Ligne rouge - les micro-instabilités sont supprimées.

Enfin, le principal « fossoyeur » est la basse température des électrons. Bien que les paramètres thermonucléaires aient été atteints pour les ions dans les pièges, une température électronique élevée est la clé pour empêcher les ions chauds de se refroidir, et donc des valeurs Q élevées. La raison de la basse température est la conductivité thermique élevée « le long » et le potentiel ambipolaire. aspirer les électrons « froids » des expanseurs derrière les extrémités des pièges à l’intérieur du système magnétique. Jusqu'en 2014, la température des électrons dans les pièges ouverts ne dépassait pas 300 eV et la valeur psychologiquement importante de 1 keV était obtenue dans le GDT. Il a été obtenu grâce à un travail subtil sur la physique de l'interaction des électrons dans les expanseurs d'extrémité avec des absorbeurs de gaz neutre et de plasma. selon les installations uniquement au BINP lui-même. Ayant obtenu une subvention du ministère de l'Éducation et des Sciences d'un montant de 650 millions de roubles, l'institut construira plusieurs stands d'ingénierie, dans le cadre du prometteur recteur « GDML-U » :[http://tnenergy.livejournal.com/8007. html] », combinant les idées et les réalisations de GDL et un moyen d'améliorer la rétention longitudinale GOL. Bien que l'image de GDML évolue sous l'influence de nouveaux résultats, elle reste l'idée principale dans le domaine des pièges ouverts.

Où se situent les développements actuels et futurs par rapport aux concurrents ? Les tokamaks, comme nous le savons, ont atteint la valeur de Q=1, résolu de nombreux problèmes d'ingénierie, passeront à la construction d'installations nucléaires plutôt qu'électriques et se dirigent avec confiance vers le prototype d'un réacteur de puissance avec Q=10 et un puissance thermonucléaire pouvant atteindre 700 MW (ITER). Les Stellarators, qui ont quelques longueurs de retard, passent de l'étude de la physique fondamentale à la résolution de problèmes d'ingénierie à Q = 0,1, mais ne risquent pas encore d'entrer dans le domaine des véritables installations nucléaires avec combustion thermonucléaire du tritium. GDML-U pourrait être similaire au stellarateur W-7X en termes de paramètres de plasma (étant cependant une installation pulsée avec une durée de décharge de plusieurs secondes par rapport au fonctionnement à long terme d'une demi-heure du W-7X), cependant, en raison de sa géométrie simple, son coût pourrait être plusieurs fois supérieur à celui du stellarator allemand.

Évaluation BINP.

Il existe des options pour utiliser GDML comme installation d'étude de l'interaction du plasma et des matériaux (cependant, il existe de nombreuses installations de ce type dans le monde) et comme source de neutrons thermonucléaires à diverses fins.

Extrapolation des dimensions du HDML en fonction du Q souhaité et des applications possibles.

Si demain les pièges ouverts redeviennent favoris dans la course au CTS, on pourrait s'attendre à ce que, grâce à des investissements en capital moindres à chaque étape, d'ici 2050 ils rattrapent et dépassent les tokamaks, devenant ainsi le cœur des premières centrales thermonucléaires. A moins que le plasma n'apporte de nouvelles mauvaises surprises...

Pièges ouverts

Les pièges ouverts sont l'un des types d'installations de confinement magnétique du plasma thermonucléaire. Les pièges ouverts présentent un certain nombre d'avantages importants par rapport aux autres systèmes de confinement : ils sont attrayants d'un point de vue technique ; ils utilisent efficacement un champ magnétique confinant le plasma ; ils permettent de travailler en mode stationnaire ; ils résolvent le problème de l'élimination des produits de réaction thermonucléaire et des impuretés lourdes du plasma d'une manière relativement simple. Dans le même temps, on a longtemps cru que les perspectives de pièges ouverts comme base d'un réacteur thermonucléaire étaient douteuses en raison du taux trop élevé de perte de plasma le long des lignes de champ magnétique. La situation ne s'est améliorée qu'au cours de la dernière décennie, lorsqu'un certain nombre d'améliorations des pièges ouverts ont été proposées, qui ont largement éliminé cet inconvénient. La revue expose les principes physiques des nouveaux types de pièges ouverts (ambipolaire, centrifuge, à miroirs multiples, à dynamique gazeuse, etc.), décrit l'état actuel des recherches sur ceux-ci et fait des prévisions sur les perspectives futures de ces systèmes. Les possibilités d'utiliser des pièges ouverts comme générateurs de neutrons à haut flux d'une énergie de 14 MeV sont à l'étude. Il. 29. Bibliographie. références 97 (102 titres).

Contenir le plasma thermonucléaire dans un certain volume d'espace, limité dans la direction le long du champ. Contrairement aux pièges fermés (tokamaks, stellarateurs), qui ont la forme d'un tore, pour O. l. caractérisé par une géométrie linéaire et des lignes de champ magnétique. Les champs coupent les surfaces d'extrémité du plasma (l'origine du terme « O.L. » est liée à cette dernière circonstance - ils sont « ouverts » aux extrémités).
O.l. ont un certain nombre de potentiels. avantages par rapport aux fermés : ils sont plus simples en termes d'ingénierie, ils utilisent plus efficacement l'énergie de l'aimant contenant le plasma. domaines, le problème de l'élimination des impuretés lourdes et des produits de réaction thermonucléaire du plasma est plus facile à résoudre, bien d'autres. variétés d'O. l. peut fonctionner en mode complètement stationnaire. Cependant, la possibilité de réaliser ces avantages dans un réacteur thermonucléaire basé sur O.L. nécessite plus d’expérimentation. preuve.
Chambre à anti-limaces - max. type commun d'O. l. (Fig. 1, UN). Proposé au début années 1950 indépendamment par G.I. Budker et R. Post. Zones à fort magnétisme les champs aux extrémités de ce piège retiennent le plasma, d'où leur nom. mag. embouteillages

Riz. 1. Différents types de pièges magnétiques ouverts (les points indiquent le plasma) : UN- une bouteille en liège ; b- piège ambipolaire ( À PROPOS- chambre de bouchon centrale longue, 1 - cellules miroirs à extrémité courte) ; V- anti-corktron (0 - noyau de champ magnétique, UN- jeu axial, DANS- fente annulaire) ; g- piège multi-lièges.

La rétention des particules dans la cellule miroir est due à l'adiabatique. l'invariance de son aimant. moment qui se produit dans des conditions où le rayon de Larmor de la particule est petit par rapport à l'échelle de changement du champ magnétique. champs (voir Invariants adiabatiques).Dans l’approximation non relativiste, l’aimant. moment de particule Où N- tension magnétique champs, et T et - masse et mag perpendiculaire. composante de champ de la vitesse des particules. De l'adiabatique l'invariance et la loi de conservation de l'énergie des particules, il s'ensuit que, à condition (Où N maximum - maximum. Valeur magnétique champs dans les embouteillages), la particule est réfléchie par les embouteillages et effectue un mouvement fini à l'intérieur du piège.
Si l'on désigne par l'indice "0" les valeurs de toutes les grandeurs dans le mag minimum. champs, alors la condition peut s'écrire sous la forme

Taille R. appelé "l'attitude du liège". De la condition (1), il s'ensuit que pour un rapport de champ donné N maximum et N 0, seules les particules sont retenues dans le piège dont le vecteur vitesse se situe dans l’espace vitesse à l’extérieur du « cône de perte » [un cône avec un axe parallèle au champ magnétique. champ, et avec angle au sommet =
Dans une cellule miroir axisymétrique, le plasma est généralement soumis à instabilité des rainures, entraînant une fuite de plasma à travers le champ magnétique. champs en forme de langues étroites. L'instabilité se produit parce que dans une telle cellule miroir, le module est magnétique. Le champ diminue dans la direction radiale et il est énergétiquement favorable pour que le plasma se déplace vers la région d'un zéro faible. Pour stabiliser l'instabilité de la flûte, des aimants non axisymétriques sont utilisés. champs ayant des abdominaux. le minimum N dans le domaine de la rétention.
Les cellules miroirs sont remplies de plasma chaud en injectant des atomes d'hydrogène rapides. Pénétrant à travers l’aimant. champs dans le plasma, ils y sont captés par ionisation et échange de charges et assurent le maintien de la matière et de l'énergie. équilibre plasmatique. Grâce à cette méthode, dans la cellule miroir 2KhPV du laboratoire Livermore (USA) en 1976, un plasma quasi-stationnaire avec une densité d'environ 10 14 cm -3 et une température ionique a été obtenu T je 10 8 K.
Les collisions élastiques des ions du plasma entre eux entraînent leur diffusion, tombant dans le cône de perte et sortant de la cellule miroir. Les calculs montrent que la durée de vie du plasma dans la cellule miroir déterminée par ce processus peut être estimée à partir de la formule suivante :

où est le temps de diffusion des ions selon un angle de l’ordre de l’unité. Cette estimation est valable dans des conditions où la longueur de la cellule miroir est petite par rapport au libre parcours moyen des ions.
Le temps de diffusion des électrons est très court par rapport à et donc la fonction de distribution des électrons est proche du maxwellien. En particulier, il est isotrope, c'est-à-dire que cela signifie. Certains électrons se trouvent dans le cône de perte et pourraient s’échapper du piège par les bouchons. Dans de telles conditions, la quasi-neutralité du plasma est assurée par l'énergie électrique ambipolaire qui y surgit. un champ qui empêche la perte d’électrons. Distribution du potentiel ambipolaire le long d'une certaine ligne de champ magnétique. les champs sont donnés f-loy

Où T e- temp-pa des électrons, P.- densité locale du plasma. Électrique ambipolaire le champ entraîne une certaine détérioration de la rétention des ions.
Au grand ajout. Une diminution de la durée de vie des ions est provoquée par leur diffusion lors de fluctuations électriques suprathermiques. champs, qui peuvent survenir en raison de l'anisotropie de la fonction de distribution des ions (l'anisotropie est associée à l'absence d'ions dans le cône de perte). La durée de vie relativement courte d'une cellule miroir rend les perspectives d'utilisation de systèmes tels que les réacteurs thermonucléaires peu favorables. À cet égard, plusieurs ont été proposées à différents moments. types améliorés d'O. l., basés sur l'idée d'une chambre à miroir.

Piège ambipolaire. L'une des possibilités d'augmenter le temps de rétention des ions est associée à l'utilisation de l'électricité ambipolaire. des champs. À la longue bouteille en liège À PROPOS(Fig. 1, b) avec un plasma de densité modérée, une courte cellule miroir est connectée de chaque côté 1 , dans lequel, grâce à une injection intensive, haute énergie. atomes neutres, une densité de plasma élevée est maintenue. Ensuite, conformément à (3), une différence de potentiel apparaît entre les cellules du miroir central et externe égale à ( T e / e)1п( n 1 / n 0), et pour les ions le centre. el-static apparaît dans la chambre du bouchon. potentiel fosse. Avec une différence de densité suffisamment grande, la profondeur du puits sera si grande que la perte d'ions du centre. les cellules miroir deviendront négligeables. Bien entendu, maintenir une densité de plasma élevée dans les cellules du miroir terminal nécessite une certaine détermination. énergique coûts, mais ces coûts ne dépendent pas de la longueur du centre. chambre de bouchon. Et puisque la puissance de l’énergie thermonucléaire qui y est libérée est proportionnelle. sa longueur, puis en faisant le centre. La chambre en liège est suffisamment longue pour garantir sa mise en place. énergique équilibre du système dans son ensemble.

Riz. 2. Schéma du piège ambipolaire TMH : 1 - enroulement axialement asymétrique de la cellule du miroir d'extrémité, fournissant un champ magnétique minimum N sur l'axe; 2 - les enroulements du solénoïde central ; 3 - les enroulements de transition ; 4 - plasmas ; 5 - des injecteurs d'atomes neutres. La forme caractéristique en « éventail » du plasma aux extrémités de l’installation est due aux propriétés du champ magnétique de l’installation. Dans le solénoïde central, la section transversale du plasma est circulaire.

Dans des expériences sur un certain nombre de pièges ambipolaires en con. années 70 - début années 80 Il a été démontré que le centre de rétention des ions est ambipolaire. il y a vraiment une chambre d'embouteillage. Lors de la création de la distribution de densité souhaitée, la durée de vie des ions est centrale. les embouteillages ont augmenté environ 10 fois par rapport à l’estimation (2). Centre des paramètres du plasma. les cellules miroir étaient assez modérées (dans l'installation TMH, le schéma est présenté sur la Fig. 2, T je~ 100 eV, n je~10 13cm3).
Les difficultés d'augmentation des paramètres du plasma dans les pièges ambipolaires sont associées au Ch. arr. avec la possibilité d'une diffusion améliorée des ions des cellules miroir d'extrémité par des fluctuations suprathermiques.
Magnétique non axisymétrique les champs utilisés pour stabiliser l'instabilité de la flûte peuvent être une source de transfert de plasma transversal amélioré, rappelant le néoclassique transfert dans des pièges fermés. Il est donc nécessaire de trouver des aimants axisymétriques topologiquement simples. configurations dans lesquelles le plasma serait stable vis-à-vis des perturbations des flûtes.
T.n. anti-corktron, qui se produit lorsque deux aimants coaxiaux sont allumés dans une direction opposée. bobines (Fig. 1, V), est l'une des configurations possédant cette propriété.
Module magnétique Les champs de ce piège ont des abdominaux. minimum au centre du système, mais ce minimum est nul. En conséquence, près du centre de l’anti-cogneur, l’adiabatique est violé. l'invariance et le plasma de cette région se perdent rapidement le long des lignes de champ. Pour éliminer ces pertes, vous pouvez utiliser axial UN et rond point DANS système spécial anti-bouchon dans les fissures des électrodes qui empêchent la perte d’électrons. La rétention des ions sera alors assurée par elle-même. potentiel de plasma ambipolaire. Technologie. les limitations rendent difficile l’extrapolation de ce schéma aux paramètres du réacteur à plasma. Peut-être que les barres anti-limaces trouveront une application comme élément stabilisateur dans les pièges ambipolaires.
De bien autres possibilités d'augmentation du temps de rétention sont associées au passage à O. l. avec longueur L, dépassant le libre parcours moyen des ions. Un exemple de système de ce type est un piège multimiroir (MTL), proposé au départ. années 70 L'installation a la forme d'une chaîne de cellules miroir interconnectées (Fig. 1, d) et la longueur de chacune est plus courte. Dans un tel O. l. La durée de vie du plasma augmente d'un facteur 10 par rapport à l'estimation (2).
Dr. l'installation appartenant à cette classe est ce qu'on appelle. dynamique des gaz piège (GDT), qui est une chambre à miroir avec un grand rapport miroir ( R= 50 - 100) et avec longueur G>/D. Durée de vie du plasma en GDL en G / D/ fois plus que l'estimation (2). La particularité du GDL est que l'instabilité de la flûte peut être supprimée même dans une simple configuration magnétique axisymétrique. des champs.
L'avantage d'O. l. Avec L>IR(MPL, GDL) est que leurs pertes longitudinales de plasma ne dépendent pas de microfluctuations, l'inconvénient est que la longueur de telles installations (dans la version réacteur) est relativement longue.

Lit. : Chuyanov V.A., Pièges magnétiques adiabatiques, dans le livre : Résultats de la science et de la technologie. Ser. Physique du Plasma, vol. 1, partie 1, M., 1980 ; Chirikov B.V., Dynamique des particules dans les pièges magnétiques, dans : Problèmes de théorie des plasmas, v. 13, M., 1984 ; Ryutov D. D., Stupakov G. V., Processus de transfert dans des pièges ouverts axialement asymétriques, ibid.; Pastukhov V.P., Pertes longitudinales classiques de plasma dans les pièges adiabatiques ouverts, ibid.; Ryutov D.D., Pièges ouverts, UFN, 1988, vol 154, p. 565.

D. D. Ryoutov.

Base physique d'une conception de réacteur thermonucléaire basée sur un piège ouvert

Institut de physique nucléaire nommé d'après. SB RAS, Novossibirsk, RF, *****@***ru
*Université d'État de Novossibirsk, Novossibirsk, Fédération de Russie
**Université technique d'État de Novossibirsk, Novossibirsk, Fédération de Russie

Dans le cadre du développement d'un nouveau type de pièges axisymétriques ouverts à plasma dense et à suppression des pertes longitudinales par miroirs multiples (GDMLS), les estimations de ce à quoi pourrait ressembler un réacteur thermonucléaire basé sur ceux-ci sont d'un grand intérêt. En particulier, il est nécessaire d'évaluer si l'allumage peut y être réalisé, avec quels cycles de combustible il pourrait fonctionner et dans quelles conditions, sa taille, sa puissance et d'autres caractéristiques par rapport aux caractéristiques d'un réacteur tokamak de type ITER. De telles évaluations permettront de déterminer l'orientation de développement dans laquelle les pièges ouverts resteront compétitifs par rapport aux tokamaks en tant que réacteur à fusion. Le deuxième objectif de ce travail est d'examiner les problèmes physiques et techniques associés au confinement du plasma dans différents types de pièges, et la manière dont ils sont résolus dans des systèmes tels que HDML.

L'examen montre que le piège peut être considéré comme constitué de deux sous-systèmes : le noyau central et les systèmes de suppression des pertes longitudinales le long des bords. La zone active centrale doit être une longue chambre à miroir avec un champ quasi uniforme et un faible rapport miroir de l'ordre de 1,5. Cela est dû au fait que l’augmentation du champ magnétique de confinement et, par conséquent, de la densité du plasma s’avère bien plus rentable que l’augmentation du rapport miroir. Dans le même temps, le champ maximal réalisable est limité par les capacités techniques des supraconducteurs. Par le bas, le rapport des miroirs magnétiques est limité par la nécessité de retenir la majorité des produits de réaction chargés. Comme le montrent les travaux du groupe GDL, dans une telle configuration magnétique, il est possible de contenir un plasma avec un b ~ 0,6 élevé, avec de faibles pertes transverses. Le noyau peut être fermé par deux types de systèmes de suppression des pertes longitudinales - ambipolaire et multi-miroirs, et ces principes peuvent être combinés en un seul appareil. Dans ce cas, le composant électronique chaud est retenu dans tous les cas par le potentiel électrostatique, et les électrons froids des plaques d'extrémité sont bloqués dans les expanseurs par le potentiel Yushmanov. Cette méthode a également été testée sur l'installation GDL. De plus, des barrières thermiques peuvent être utilisées. L'efficacité comparative de divers systèmes de rétention longitudinale est considérée. La perte transversale dans une configuration optimale devrait représenter la moitié de la perte totale. Dans cette condition, lors de l’optimisation du système sur toute la longueur, elles n’affecteront que le rayon du plasma et la puissance du réacteur. Les conditions d'allumage et de combustion en régime permanent (tenant compte des changements dans la composition du plasma dus à l'accumulation de produits de combustion) dans les réacteurs basés sur le schéma décrit avec les cycles de combustible D-T, D-D et D-He3 sont prises en compte. Les limites d'inflammation et de combustion sont obtenues en termes de combinaison de température bBm2kL, où Bm est le champ magnétique maximum (dans la première bougie), k est le coefficient de suppression du système final, L est la longueur de la zone active. Des estimations de la taille et de la puissance du réacteur ont été obtenues dans le cadre des limitations et échelles techniques existantes. La puissance minimale d'un réacteur D-T basé sur un piège ouvert et son coût peuvent être d'un ordre de grandeur inférieur à celui de systèmes comme ITER.

Littérature

Beklemishev A., Anikeev A., Burdakov A. et al. dans Fusion pour les neutrons et la fission nucléaire sous-critique", Actes de la conférence AIP, 2012, v. 1442, p. 147