imported>Sldst-bot: Уточнение даты установки ш:Нет источников: 2009-12-01 (до 2024-10-20 ш:Rq с параметром sources)

2025-09-05T14:02:02Z

Уточнение даты установки ш:Нет источников: 2009-12-01 (до 2024-10-20 ш:Rq с параметром sources)

Новая страница

[[Файл:HSX picture.jpg|thumb|Стелларатор HSX]]
'''Стеллара́тор''' — тип [[Термоядерный реактор|реактор]]а для осуществления [[управляемый термоядерный синтез|управляемого термоядерного синтеза]]. Название происходит от {{lang-la|stella}} — [[звезда]], что должно указывать на схожесть процессов, происходящих в стеллараторе и внутри звёзд. Изобретён американским учёным-физиком [[Спитцер, Лайман|Л. Спитцером]] в 1951 году, первый образец построен под его руководством в рамках [[Принстонская лаборатория физики плазмы|секретного проекта «Маттерхорн»]]<ref>{{cite web |last=Greenwald |first=J. |date=2013-10-23 |title=Celebrating Lyman Spitzer, the father of PPPL and the Hubble Space Telescope |url=http://www.pppl.gov/news/2013/10/celebrating-lyman-spitzer-father-pppl-and-hubble-space-telescope |publisher=Princeton Plasma Physics Lab |access-date=2017-04-12 |archive-date=2017-04-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170425033914/http://www.pppl.gov/news/2013/10/celebrating-lyman-spitzer-father-pppl-and-hubble-space-telescope |url-status=dead }}</ref>.

== Конструкция и принцип работы ==
Стелларатор — замкнутая [[магнитная ловушка]] для удержания высокотемпературной [[плазма (агрегатное состояние)|плазмы]]. Принципиальное отличие стелларатора от [[токамак]]а заключается в том, что [[магнитное поле]] для изоляции плазмы от внутренних стенок [[Тор (поверхность)|тороидальной]] камеры полностью создаётся внешними катушками, что, помимо прочего, позволяет использовать его в непрерывном режиме. Его силовые линии подвергаются вращательному преобразованию, в результате которого эти линии многократно обходят вдоль тора и образуют систему замкнутых вложенных друг в друга тороидальных магнитных поверхностей.

Во всех стеллараторах, построенных в XX веке, конфигурации вращательного преобразования были аналогичны друг другу<ref name="Стеллараторы">{{статья|автор=[[Е. П. Велихов]], С. В. Путвинский|заглавие=Термоядерный реактор|ссылка=https://scorcher.ru/art/science/termo/1.php|издание=Термоядерная энергетика. Статус и роль в долгосрочной перспективе|год=1999|том=|выпуск=|номер=|страницы=|doi=|archive-date=2020-09-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20200920103704/https://scorcher.ru/art/science/termo/1.php}}</ref>, на одну из таких конфигураций была оформлена заявка на получение авторского свидетельства СССР под названием '''Торсатрон'''<ref name="База патентов СССР - Торсатрон">{{Cite web |url=http://patentdb.su/2-433908-torsatron.html |title=Торсатрон — Авторское Свидетельство СССР 15.01.1976 — SU 433908 {{!}} База патентов СССР |access-date=2015-06-16 |archive-date=2015-06-17 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150617122731/http://patentdb.su/2-433908-torsatron.html |url-status=live }}</ref>. В этой конфигурации необходимое магнитное поле создавали две обмотки — винтовая (создающая продольное магнитное поле со свойством преобразования вращения силовых линий) и охватывающая её полоидальная (компенсационная), при помощи которой в плазменном объеме компенсируется перпендикулярная к плоскости тора составляющая магнитного поля, созданная током винтовой обмотки. Наглядно устройство стелларатора-торсатрона показано здесь<ref name="Энциклопедия физики и техники - Стелларатор">{{Cite web |url=http://femto.com.ua/articles/part_2/3880.html |title=Энциклопедия физики и техники — Стеллараторы |access-date=2015-06-16 |archive-date=2015-06-17 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150617122837/http://femto.com.ua/articles/part_2/3880.html |url-status=live }}</ref>. Конфигурация типа «торсатрон» была далеко не совершенна и имела множество факторов, на практике значительно сокращавших теоретическое время удержания плазмы. Поэтому долгое время удержание плазмы в токамаках имело существенно лучшие показатели, нежели в стеллараторах<ref name="Стеллараторы" />. Однако изучение поведения плазмы в стеллараторах-торсатронах позволило создать в дальнейшем стеллараторы принципиально нового типа (см. ниже).

Существенный прогресс в развитии стеллараторов был достигнут в начале XXI века в связи с мощным развитием компьютерных технологий и, в частности, компьютерных систем инженерного проектирования. С их помощью была оптимизирована магнитная система стелларатора. В результате появилась совершенно новая конфигурация вращательного преобразования — если в конфигурации «торсатрон» нужное магнитное поле создавалось двумя обмотками — винтовой и полоидальной (см. выше), то в новой конфигурации магнитное поле создавалось исключительно одной обмоткой, состоящей из модульных трехмерных тороидальных катушек, сложно искривленная форма которых была рассчитана с помощью вышеупомянутых компьютерных программ<ref name="Стеллараторы" />.

== Процесс работы ==
[[Вакуум]]ный сосуд тороидальной формы (в отличие от токамака стелларатор не имеет азимутальной симметрии — магнитная поверхность имеет форму «мятого бублика») откачивается до высокого вакуума и затем заполняется смесью дейтерия и трития. Затем создается плазма и производится её нагрев. Энергия вводится в плазму при помощи [[электромагнитное излучение|электромагнитного излучения]] — так называемого [[Циклотронный резонанс|циклотронного резонанса]]. При достижении температур, достаточных для преодоления кулоновского отталкивания между ядрами [[дейтерий|дейтерия]] и [[тритий|трития]], начинаются [[термоядерная реакция|термоядерные реакции]].

Тот факт, что для магнитного удержания плазмы требуется [[Тор (поверхность)|тороидальный]] сосуд, а не [[Сфера|сферический]], напрямую связан с [[теорема о еже|«теоремой о еже»]], согласно которой «сферический ёж» не может быть причёсан — по крайней мере в одной точке ежа иголки будут стоять перпендикулярно «поверхности ежа». Это напрямую связано с [[топология|топологическим]] свойством поверхности — [[эйлерова характеристика]] [[сфера|сферы]] равна 2. С другой стороны, тор возможно причесать гладко, так как его эйлерова характеристика равна 0. При рассмотрении [[вектор]]а магнитного поля как иголки становится ясно, что замкнутая магнитная поверхность может быть только поверхностью с эйлеровой характеристикой, равной нулю — в том числе тороидальной.{{нет АИ 2||12|12|2015}}

== Некоторые действующие стеллараторы ==
* Large Helical Device (Япония)
* Wendelstein 7-AS (Германия)
* [[Wendelstein 7-X]]<ref>{{Cite web |url=https://lenta.ru/articles/2015/12/11/wendelstein7x/ |title=Правила слияния. Германия запустила мощнейший термоядерный реактор |access-date=2020-07-06 |archive-date=2020-09-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200925142707/https://lenta.ru/articles/2015/12/11/wendelstein7x/ |url-status=live }}</ref>
* [[Ураган-3М]] (Харьков, Украина)
* [[Л-2М]] (Москва, Россия)
* TJ-II (Мадрид, Испания)

== См. также ==
* [[Управляемый термоядерный синтез]]
* [[Токамак]]
* [[Инерциальный управляемый термоядерный синтез]]

== Примечания ==
<references />

== Ссылки ==
{{Навигация}}
* [http://femto.com.ua/articles/part_2/3880.html Энциклопедия физики и техники — Стеллараторы]
* [http://energ2010.ru/Stati/Elektrostanciya/AES/Klassifikaciya_Aes/Termoyaderny_reaktor/Stellarator.html Сайт энергетика — Стелларатор]
* [https://ufn.ru/ru/articles/1960/6/e/ Спитцер Л «Стелларатор»] // УФН 71 328—338 (1960)
* Lyman Spitzer, The Stellarator Concept // Phys. Fluids 1, 253 (1958); [[doi:10.1063/1.1705883]]
* John L. Johnson, [https://web.archive.org/web/20110305064600/http://wwwrsphysse.anu.edu.au/admin/stellarator/papers/johnson.pdf The Evolution of Stellarator Theory at Princeton] // 13th International Stellarator Workshop
* [http://www.iter.org/newsline/172/680 The stellarator renaissance] // ITER Newsline #172, 15 Apr 2011
* http://ocw.mit.edu/courses/nuclear-engineering/22-012-seminar-fusion-and-plasma-physics-spring-2006/assignments/stellarators.pdf

{{Внешние ссылки}}
{{Экспериментальные установки термоядерного синтеза}}
{{Нет источников |дата=2009-12-01}}

[[Категория:Стеллараторы| ]]

Стелларатор - История изменений

imported>Sldst-bot: Уточнение даты установки ш:Нет источников: 2009-12-01 (до 2024-10-20 ш:Rq с параметром sources)