Levitert dipol - Levitated dipole

Plasma i Levitating Dipole Experiment

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

Levitated Dipole Experiment (LDX)

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.

Se også

Referanser