Ловушки для плазмы

В 1950 году И.Е.Тамм и А.Д.Сахаров предложили удерживать плазму с помощью магнитных полей. Вскоре Г.И.Будкер в СССР и независимо от него Х.Йорк и Р.Пост в США создали для этого ловушку с магнитными пробками. Поскольку заряженные частицы в магнитном поле движутся по винтовой траектории, как бы «навиваясь» на магнитные силовые линии, то диффузия частиц и теплопотери по нормали к магнитному полю уменьшаются, а в зонах повышенной плотности магнитных силовых линий скорость продольного движения частиц снижается. Так как магнитные пробки негерметичны, быстрые частицы, движущиеся близко к осевой линии катушки, легко вылетают из неё.

Разработаны различные типы ловушек для удержания плазмы с помощью встречных и сложных магнитных полей. Если частицы не сталкиваются друг с другом, а внешние поля меняются медленно, то магнитный момент частиц сохраняется и они долго удерживаются в ловушке. Такие условия и соответственно ловушки, назвали адиабатическими.

Для удержания достаточно плотной плазмы такие ловушки непригодны. И.Н.Головин и И.А.Явлинский предложили получать  высокотемпературную плазму в вакуумной камере в виде бублика, в которой возбуждается мощный газовый разряд, а для стабилизации плазмы используют сильное магнитное поле. «Токамак» – тороидальная камера с магнитным полем. Токамак представляет собой трансформатор, в котором вторичной обмоткой служит вакуумная камера. В ней разрядом мощной конденсаторной батареи вызывается пробой газа и прохождение электрического тока, что приводит к ионизации и разогреву газа. Для стабилизации такой плазмы используют катушки, создающие сильное продольное магнитное поле (а) в виде замкнутых колец вдоль витка. В этом случае внешнее продольное магнитное поле (а) суммируется с собственным магнитным полем тока  (б),  в результате чего силовые линии суммарного

магнитного поля располагаются послойно и спирально обвивают плазменный шнур (в).

В США магнитным удержанием занимался Л.Спитцер. Он предложил ловушку, которую назвал стелларатор (звёздный тор). Сгибание тора в виде цифры «8» приводит к взаимной компенсации избыточных зарядов, возникающих из-за дрейфа частиц.