(57) 1. Способ генерирования и поддержания магнитного поля с помощью конфигурации с обращенным полем (FRC) в камере удержания системы, содержащей:
первую и вторую диаметрально противоположные формирующие FRC секции, связанные с камерой удержания,
первый и второй диверторы, связанные с первой и второй формирующими секциями,
одно или более из множества плазменных пушек, одного или более смещающих электродов и первой и второй зеркальных пробок, причем упомянутое множество плазменных пушек включает в себя первую и вторую осевые плазменные пушки, функционально связанные с первым и вторым диверторами, первой и второй формирующими секциями и камерой удержания, причем упомянутые один или более смещающих электродов расположены внутри одного или более из камеры удержания, первой и второй формирующих секций и первого и второго диверторов, и при этом первая и вторая зеркальные пробки расположены между первой и второй формирующими секциями и первым и вторым диверторами,
систему геттерирования, связанную с камерой удержания и первым и вторым диверторами,
множество инжекторов пучков нейтральных атомов, связанных с камерой удержания вблизи средней плоскости камеры удержания и ориентированных с возможностью инжекции пучков нейтральных атомов к средней плоскости под углом, отклоненным от нормали к продольной оси камеры удержания на примерно от пятнадцати градусов (15°) до двадцати пяти градусов (25°), и
магнитную систему, содержащую множество катушек квазипостоянного тока, расположенных вокруг камеры удержания, первой и второй формирующих секций и первого и второго диверторов, первый и второй наборы зеркальных катушек квазипостоянного тока, расположенные между камерой удержания и первой и второй формирующими секциями,
причем способ включает в себя этапы:
формирование FRC вокруг плазмы в камере удержания, причем FRC-плазма находится в разнесенном положении со стенкой камеры удержания, и
поддержание параметров FRC-плазмы, включая одно или более из термической энергии плазмы, общих количеств частиц плазмы, радиуса плазмы и захватываемого магнитного потока, на или примерно на постоянном значении без спада путем инжекции пучков быстрых нейтральных атомов из инжекторов пучков нейтральных частиц в FRC-плазму под углом, отклоненным от нормали к продольной оси камеры удержания на примерно от 15 до 25°, и по направлению к средней плоскости камеры удержания, причем инжекторы пучков нейтральных атомов связаны с камерой удержания вблизи средней плоскости камеры удержания и ориентированы с возможностью инжекции пучков нейтральных атомов к средней плоскости под углом, отклоненным от нормали к продольной оси камеры удержания на примерно от 15 до 25°.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этап генерирования магнитного поля внутри камеры с помощью катушек квазипостоянного тока, простирающихся вокруг камеры.
3. Способ по пп.1 и 2, дополнительно включающий в себя этап генерирования зеркального магнитного поля в пределах противоположных торцов упомянутой камеры с помощью зеркальных катушек квазипостоянного тока, простирающихся вокруг противоположных торцов этой камеры.
4. Способ по пп.1-3, причем этап формирования FRC включает в себя формирование формирующей FRC в формирующей секции, связанной с торцом камеры удержания, и ускорение формирующей FRC к средней плоскости камеры для формирования FRC.
5. Способ по п.4, причем этап формирования FRC включает в себя формирование второй формирующей FRC во второй формирующей секции, связанной со вторым торцом камеры удержания, и ускорение второй формирующей FRC к средней плоскости упомянутой камеры, где две формирующие FRC сливаются для формирования FRC.
6. Способ по пп.4 и 5, причем этап формирования FRC включает в себя одно из формирования формирующей FRC с одновременным ускорением формирующей FRC к средней плоскости упомянутой камеры и формирования формирующей FRC с последующим ускорением формирующей FRC к средней плоскости этой камеры.
7. Способ по п.5, дополнительно включающий в себя этап направления поверхностей магнитного потока FRC в диверторы, связанные с торцами формирующих секций.
8. Способ по п.4, дополнительно включающий в себя этап направления поверхностей магнитного потока FRC в дивертор, связанный с торцом формирующей секции.
9. Способ по п.8, дополнительно включающий в себя этап направления поверхностей магнитного потока FRC во второй дивертор, связанный с торцом упомянутой камеры напротив формирующей секции.
10. Способ по пп.7-9, дополнительно включающий в себя этап генерирования магнитного поля в пределах формирующих секций и диверторов с помощью катушек квазипостоянного тока, простирающихся вокруг формирующих секций и диверторов.
11. Способ по пп.7 и 10, дополнительно включающий в себя этап генерирования зеркального магнитного поля между формирующими секциями и диверторами с помощью зеркальных катушек квазипостоянного тока.
12. Способ по п.11, дополнительно включающий в себя этап генерирования магнитного поля зеркальных пробок в пределах сужения между формирующими секциями и диверторами с помощью зеркальных пробочных катушек квазипостоянного тока, простирающихся вокруг сужения между формирующими секциями и диверторами.
13. Способ по пп.1-12, причем этап поддержания FRC дополнительно включает в себя этап инжектирования таблеток нейтральных атомов из инжектора таблеток, связанного с камерой удержания, в FRC.
14. Способ по пп.1-13, дополнительно включающий в себя этап генерирования одного из дипольного магнитного поля и квадрупольного магнитного поля внутри камеры с помощью отклоняющих катушек, связанных с камерой.
15. Способ по пп.1-14, дополнительно включающий в себя этап кондиционирования внутренних поверхностей камеры, формирующих секций и диверторов с помощью системы геттерирования.
16. Способ по п.15, причем система геттерирования включает в себя одну из системы осаждения титана и системы осаждения лития.
17. Способ по пп.1-16, дополнительно включающий в себя этап осевой инжекции плазмы в FRC из установленных в осевом направлении плазменных пушек.
18. Способ по пп.1-17, дополнительно включающий в себя этап контроля радиального профиля электрического поля в граничном слое FRC.
19. Способ по п.18, причем этап контроля радиального профиля электрического поля в граничном слое FRC включает в себя наложение распределения электрического потенциала на группу поверхностей открытого поля FRC с помощью отклоняющих электродов.
20. Система для генерирования и поддержания магнитного поля с помощью конфигурации с обращенным полем (FRC), содержащая
камеру удержания,
первую и вторую диаметрально противоположные формирующие FRC секции, связанные с камерой удержания, причем формирующая секция содержит модульные формирующие системы для генерирования FRC и поступательного перемещения FRC по направлению к средней плоскости камеры удержания,
первый и второй диверторы, связанные с первой и второй формирующими секциями,
первую и вторую осевые плазменные пушки, функционально связанные с первым и вторым диверторами, первой и второй формирующими секциями и камерой удержания,
множество инжекторов пучков нейтральных атомов, связанных с камерой удержания и ориентированных с возможностью инжекции пучков нейтральных атомов по направлению к средней плоскости камеры удержания под углом, отклоненным от нормали к продольной оси камеры удержания на примерно от 15 до 25°,
магнитную систему, содержащую множество катушек квазипостоянного тока, расположенных вокруг камеры удержания, первой и второй формирующих секций и первого и второго диверторов, первый и второй наборы зеркальных катушек квазипостоянного тока, расположенные между камерой удержания и первой и второй формирующими секциями, и первую и вторую зеркальные пробки, расположенные между первой и второй формирующими секциями и первым и вторым диверторами,
систему геттерирования, связанную с камерой удержания и первым и вторым диверторами,
один или более смещающих электродов для электрического смещения поверхности открытого поля генерируемой FRC, причем упомянутый один или более смещающих электродов расположены внутри одного или более из камеры удержания, первой и второй формирующих секций и первого и второго диверторов,
две или более отклоняющих катушек, связанных с камерой удержания, и
инжектор ионных таблеток, связанный с камерой удержания.
21. Система по п.20, причем зеркальная пробка содержит третий и четвертый наборы зеркальных катушек между каждыми из первой и второй формирующих секций и первого и второго диверторов.
22. Система по п.20, причем зеркальная пробка дополнительно содержит набор зеркальных пробочных катушек, обвитых вокруг сужения в канале между каждыми из первой и второй формирующих секций и первого и второго диверторов.
23. Система по пп.20-22, причем удлиненная труба представляет собой кварцевую трубу с кварцевой футеровкой.
24. Система по пп.20-23, причем формирующие системы являются формирующими системами импульсного питания.
25. Система по пп.20-24, причем формирующие системы содержат множество блоков питания и управления, связанных с отдельными узлами из множества узлов подвески для возбуждения набора катушек отдельных узлов из упомянутого множества узлов подвески, обвитых вокруг удлиненной трубы первой и второй формирующих секций.
26. Система по п.25, причем отдельные блоки из упомянутого множества блоков питания и управления содержат систему запуска и управления.
27. Система по п.26, причем системы запуска и управления отдельных блоков из упомянутого множества блоков питания и управления выполнены с возможностью синхронизации для обеспечения статического формирования FRC, причем FRC формируется, а затем инжектируется, или динамического формирования FRC, причем FRC одновременно формируется и поступательно перемещается.
28. Система по пп.20-27, причем упомянутое множество инжекторов пучков нейтральных атомов содержит один или более инжекторов пучков нейтральных атомов с источниками ВЧ плазмы и один или более инжекторов пучков нейтральных атомов с дуговыми источниками.
29. Система по пп.20-28, причем упомянутое множество инжекторов пучков нейтральных атомов ориентированы так, что тракты инжекции направлены тангенциально к FRC с целевой зоной захвата в пределах сепаратрисы FRC.
30. Система по пп.20-29, причем система геттерирования содержит одну или более из системы осаждения титана и системы осаждения лития, которые покрывают обращенные к плазме поверхности камеры удержания и первого и второго диверторов.
31. Система по пп.20-30, причем смещающие электроды включают в себя один или более из одного или более точечных электродов, расположенных внутри камеры удержания для контакта с силовыми линиями открытого поля, набора кольцевых электродов между камерой удержания и первой и второй формирующими секциями для азимутально-симметричной зарядки удаленных от границы слоев потока, множества концентрических уложенных в пакет электродов, расположенных в первом и втором диверторах для зарядки множественных концентрических слоев потока, а также анодов плазменных пушек для перехвата открытого потока.
32. Система для генерирования и поддержания магнитного поля с помощью конфигурации с обращенным полем (FRC), содержащая
камеру удержания,
первую и вторую диаметрально противоположные формирующие FRC секции, связанные с камерой удержания,
первый и второй диверторы, связанные с первой и второй формирующими секциями,
одно или более из множества плазменных пушек, одного или более смещающих электродов и первой и второй зеркальных пробок, причем упомянутое множество плазменных пушек включает в себя первую и вторую осевые плазменные пушки, функционально связанные с первым и вторым диверторами, первой и второй формирующими секциями и камерой удержания, при этом упомянутые один или более смещающих электродов расположены внутри одного или более из камеры удержания, первой и второй формирующих секций и первого и второго диверторов, и при этом первая и вторая зеркальные пробки расположены между первой и второй формирующими секциями и первым и вторым диверторами,
систему геттерирования, связанную с камерой удержания и первым и вторым диверторами,
множество инжекторов пучков нейтральных атомов, связанных с камерой удержания и ориентированных с возможностью инжекции пучков нейтральных атомов по направлению к средней плоскости камеры удержания под углом, отклоненным от нормали к продольной оси камеры удержания на примерно от 15 до 25°, и
магнитную систему, содержащую множество катушек квазипостоянного тока, расположенных вокруг камеры удержания, первой и второй формирующих секций и первого и второго диверторов, первый и второй наборы зеркальных катушек квазипостоянного тока, расположенные между камерой удержания и первой и второй формирующими секциями,
причем система используется для генерирования FRC в камере удержания системы и поддержания FRC в разнесенном положении со стенкой камеры удержания и причем упомянутое множество инжекторов нейтральных атомов используется для инжекции пучков нейтральных атомов в FRC под углом, отклоненным от нормали к продольной оси камеры удержания на примерно от 15 до 25°, и по направлению к средней плоскости камеры удержания, чтобы поддерживать параметры FRC-плазмы, включая одно или более из термической энергии плазмы, общих количеств частиц плазмы, радиуса плазмы и захватываемого магнитного потока на или примерно на постоянном значении без спада.
33. Система по п.32, причем зеркальная пробка содержит третий и четвертый наборы зеркальных катушек между каждыми из первой и второй формирующих секций и первого и второго диверторов.
34. Система по пп.32, 33, причем зеркальная пробка дополнительно содержит набор зеркальных пробочных катушек, обвитых вокруг сужения в канале между каждыми из первой и второй формирующих секций и первого и второго диверторов.
35. Система по пп.32-34, дополнительно содержащая первую и вторую осевые плазменные пушки, функционально связанные с первым и вторым диверторами, первой и второй формирующими секциями и камерой удержания.
36. Система по пп.32-35, дополнительно содержащая две или более отклоняющих катушек, связанных с камерой удержания.
37. Система по пп.32-36, дополнительно содержащая инжектор ионных таблеток, связанный с камерой удержания.
38. Система по пп.32-37, причем формирующая секция содержит модульные формирующие системы для генерирования FRC и ее поступательного перемещения по направлению к средней плоскости камеры удержания.
39. Система по пп.32-38, причем смещающие электроды включают в себя один или более из одного или более точечных электродов, расположенных внутри камеры удержания для контакта с силовыми линиями открытого поля, набора кольцевых электродов между камерой удержания и первой и второй формирующими секциями для азимутально-симметричной зарядки удаленных от границы слоев потока, множества концентрических уложенных в пакет электродов, расположенных в первом и втором диверторах для зарядки множественных концентрических слоев потока, а также анодов плазменных пушек для перехвата открытого потока.

---