Оценка вклада тормозного излучения в баланс термоядерной плазмы для разных топлив

Авторы: Секачёва М.Д.
Опубликовано в выпуске: #6(83)/2023
DOI: 10.18698/2541-8009-2023-6-909
Раздел: Физика | Рубрика: Физика плазмы
Ключевые слова: заряженные частицы, плазма, рентген, тепловой баланс, энергетическая установка, тормозное излучение, циклотронное излучение, релятивистский эффект
Опубликовано: 23.06.2023

Тормозные потери в тепловом балансе высокотемпературной плазмы представляют собой мягкое рентгеновское излучение, которое не может быть прямо преобразовано в электричество, как это возможно в случае энергии заряженных частиц или циклотронного излучения. Тормозное излучение является основным механизмом излучения при температуре реактора в несколько килоэлектронвольт. Для рабочих температур реакторов на альтернативном топливе выполнены расчеты тормозного излучения релятивистских электронов и получены аппроксимирующие формулы. Приведены зависимости радиационных потерь от радиуса мишени и объемной мощности тормозного излучения сжимаемой плазмы от геометрических параметров мишени, построены их графики, выполнен сравнительный анализ. При сравнении основных типов термоядерных систем с различной магнитной конфигурацией сделаны выводы об эффективности каждой из них, выявлены наиболее энергетически полезные системы.

Литература

[1] Svensson R. Electron-positron pair equilibria in relativistic plasmas. Astro. Phys. J., 1982, vol. 258, pp. 335–348. http://doi.org/10.1086/160082

[2] Чирков А.Ю., Рыжков С.В. Воздействие мощных тепловых и нейтронных потоков на элементы конструкции термоядерных и ядерных энергоустановок. Ядерная физика и инжиниринг, 2017, т. 8, № 6, с. 513–522. http://doi.org/10.1134/S2079562917050050

[3] Ryzhkov S.V. Comparison of a deuterium — helium-3 FRC and mirror trap for plasma confinement. Fusion Science and Technology, 2007, vol. 51, no. 2, pp. 190–192. http://doi.org/10.13182/FST07-A1347

[4] Кузенов В.В., Рыжков С.В. Плазмодинамическое моделирование взаимодействия импульсных плазменных струй. Ядерная физика и инжиниринг, 2018, т. 9, № 1, с. 63–68. http://doi.org/10.1134/S207956291706015X

[5] Zekovic V., Arbutina B., Dobardzic A., Pavlovic M.Z. Relativistic Non-Thermal Bremsstrahlung Radiation. International Journal of Modern Physics A, 2013, vol. 28, 29, no. 1350141. https://doi.org/10.48550/arXiv.1310.5639

[6] Mozgovoy A.G., Romadanov I.V., Ryzhkov S.V. Formation of a compact toroid for enhanced efficiency. Physics of Plasmas, 2014, vol. 21, no. 022501. http://doi.org/10.1063/1.4863452

[7] Ryzhkov S.V. Compact toroid and advanced fuel — together to the Moon?! Fusion Science and Technology, 2005, vol. 47, no. 1T, pp. 342–344. http://doi.org/10.13182/FST05-A684

[8] McNally Jr.J.R. Physics of fusion fuel cycles. Nuclear Technology/ Fusion, 1982, vol. 2, pp. 9–28. https://doi.org/10.13182/fst2-1-9

[9] Kulcinski G.L. et al. Summary of APOLLO, a D-3He tokamak reactor design. Fusion Technology, 1992, vol. 21, pp. 2292–2315.

[10] Bathke C.G. Systems analysis in support of the selection of the ARIES-RS design point. Fusion Eng. and Design, 1997, vol. 38, pp. 59–74. http://doi.org/10.1016/S0920-3796(97)00112-9

[11] Momota H., Ishida A., Kohzaki Y. et al. Conceptual design of D-3He FRC reactor ARTEMIS. Fusion Technology, 1992, vol. 21, pp. 2307–2323.

[12] Ryzhkov S.V., Khvesyuk V.I., Ivanov A.A. Progress in an alternate confinement system called a FRC. Fusion Science and Technology, 2003, vol. 43, no. 1T, pp. 304–308. http://doi.org/10.13182/FST03-A11963620

[13] Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Thermophysical Parameter Estimation of a Neutron Source Based on the Action of Broadband Radiation on a Cylindrical Target. Fusion Science and Technology, 2023, vol. 79, pp. 399–406. http://doi.org/10.1080/15361055.2022.2112037

[14] Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Calculation of plasma dynamic parameters of the magneto-inertial fusion target with combined exposure. Physics of Plasmas, 2019, vol. 26, no. 092704. http://doi.org/10.1063/1.5109830

[15] Chirkov A.Yu., Ryzhkov S.V., Bagryansky P.A., Anikeev A.V. Plasma kinetics models for fusion systems based on the axially-symmetric mirror devices. Fusion Science and Technology, 2011, vol. 59, no. 1T, pp. 39–42. http://doi.org/10.13182/FST11-A11570

[16] Ryzhkov S.V. Modeling of plasma physics in the fusion reactor based on a field-reversed configuration. Fusion Science and Technology, 2009, vol. 55, no. 2T, pp. 157–161. http://doi.org/10.13182/FST09-A7004

[17] Кузенов В.В., Рыжков С.В. Численное моделирование взаимодействия мишени магнитно-инерциального термоядерного синтеза с плазменным и лазерным драйверами. ТВТ, 2021, т. 59, № 4, с. 492–501. http://doi.org/10.31857/S0040364421040141

[18] Рыжков С.В., Чирков А.Ю. Системы альтернативной термоядерной энергетики. Москва, Физматлит, 2017, 200 с.