Эскизы. 22. Магнитные бутылки.

  Высокотемпературную плазму нужно удерживать в ограниченном объеме. В недрах звезд ее удерживают гравитация звезд и давление их внешних слоев. На Земле этих факторов нет. А в установках с любыми материальными стенками столь высокотемпературная плазма не может быть удержана.
      Поэтому ее удерживают магнитным полем. Ибо заряженные частицы (ядра и электроны) могут двигаться поперек магнитного поля только кружась вокруг его силовых линий и в дрейфах. Во второй половине 1950-х было опробовано немало типов магнитных ловушек плазмы – магнитных бутылок, Z-пинчей, стеллараторов, токамаков и других. Приведу лишь первичные схемы трех типов таких установок.

                7.1. Магнитные бутылки.

  Магнитные бутылки принадлежат классу открытых ловушек. В которых силовые линии магнитного поля в занятой плазмой области пространства не замкнуты. Но они хороши тем, что ни градиентный, ни центробежный дрейфы не выбрасывают заряженные частицы на стенки плазменной камеры. Схема магнитной бутылки приведена на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Магнитная бутылка.

  Заряженная частица в поле магнитной бутылки движется по винтовой линии. Перпендикулярная к полю компонента скорости частицы v_┬ обеспечивает ее круговое движение вокруг силовой линии поля, параллельная компонента скорости v_II – продвижение вдоль силовой линии поля.
      В реальных установках радиус орбиты частицы много меньше расстояния между "горлышками" магнитной бутылки. В этих условиях согласно (6.6) v_┬ ~ √H, а кинетическая энергии частицы при движении в магнитном поле практически сохраняется.

  Поэтому при приближении частицы к "горлышкам" бутылки параллельная полю компонента скорости v_II уменьшается. Те частицы, у которых v_II была достаточно большой, уходят сквозь горлышко бутылки, а остальные оказываются в ней запертыми.             Казалось бы, проблема удержания плазмы в магнитной бутылке решена. К сожалению, при взаимодействии частиц происходит обмен импульсами (и скоростями). И доля частиц с приличными v_II восстанавливается. В результате из бутылки постепенно (по человеческим меркам практически мгновенно) уходят большинство частиц.

  Тем не менее, работа над совершенствованием устройства подобных ловушек плазмы, и небезуспешная, продолжается.