Levitert dipol - Levitated dipole
En levitert dipol er en type kjernefusjonsreaktordesign ved bruk av en superledende torus som magnetisk leviteres inne i reaktorkammeret. Navnet refererer til den magnetiske dipol som dannes inne i reaksjonskammeret, i likhet med jordens 's eller Jupiter ' s magneto . Det antas at et slikt apparat kan inneholde plasma mer effektivt enn andre fusjonsreaktordesigner. Konseptet med den leviterte dipolen som en fusjonsreaktor ble først teoretisert av Akira Hasegawa i 1987.
Konsept
Jordens magnetfelt genereres av sirkulasjonen av ladninger i jordens smeltede kjerne. Det resulterende magnetiske dipolfeltet danner en form med magnetfeltlinjer som går gjennom jordens sentrum, når overflaten nær polene og strekker seg langt ut i rommet over ekvator. Ladede partikler som kommer inn i feltet, vil ha en tendens til å følge kraftlinjene og bevege seg nord eller sør. Når de når polarområdene, begynner de magnetiske linjene å klynges sammen, og dette økende feltet kan føre til at partikler under en viss energiterskel reflekteres, og begynner å reise i motsatt retning. Slike partikler spretter frem og tilbake mellom polene til de kolliderer med andre partikler. Partikler med større energi fortsetter mot jorden, påvirker atmosfæren og forårsaker nordlyset .
Dette grunnleggende konseptet brukes i den magnetiske speiltilnærmingen til fusjonsenergi. Speilet bruker en solenoid for å begrense plasmaet i midten av en sylinder, og deretter to magneter i hver ende for å tvinge magnetlinjene nærmere hverandre for å skape reflekterende områder. En av de mest lovende av de tidlige tilnærmingene til fusjon, speilet viste seg til slutt å være veldig "lekk", med drivstoffet som nektet å reflektere riktig fra endene etter hvert som tettheten og energien ble økt. Irriterende var det partiklene med mest energi, mest sannsynlig å gjennomgå fusjon, som fortrinnsvis slapp unna. Forskning på store speilmaskiner endte på 1980-tallet da det ble klart at de ikke ville nå fusjonsbrudd i en praktisk størrelse enhet.
Den leviterte dipolen kan på noen måter betraktes som et toroidespeil, mye mer lik jordens felt enn det lineære systemet i et tradisjonelt speil. I dette tilfellet er inneslutningsområdet ikke det lineære området mellom speilene, men det toroidale området rundt utsiden av den sentrale magneten, i likhet med området rundt jordens ekvator. Partikler i dette området som beveger seg opp eller ned ser økende magnetisk tetthet og har en tendens til å bevege seg tilbake mot ekvatorområdet igjen. Dette gir systemet noe naturlig stabilitet. Partikler med høyere energi, de som ville unnslippe et tradisjonelt speil, følger i stedet feltlinjene gjennom det hule sentrum av magneten og sirkulerer tilbake i ekvatorialområdet igjen.
Dette gjør den leviterte dipolen unik når den sammenlignes med andre magnetiske innesperringsmaskiner . I disse eksperimentene kan små svingninger forårsake betydelig energitap. I kontrast, i et dipolært magnetfelt, har svingninger en tendens til å komprimere plasmaet uten energitap. Denne komprimeringseffekten ble først lagt merke til av Akira Hasegawa (av Hasegawa-Mima-ligningen ) etter å ha deltatt i Voyager 2- møtet med Uranus.
Eksempler
Konseptet med den leviterte dipolen ble først realisert da Jay Kesner fra MIT og Michael Mauel fra Columbia University kom med et felles forslag om å teste konseptet i 1997. Dette førte til utviklingen av to eksperimenter: Levitated Dipole Experiment (LDX) ved MIT og Collisionless Terrella Experiment (CTX) ved Columbia University.