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Tormac reactor considerations

I.G. Brown, W.B. Kunkel, M.A. Levine1978年被引用 5Nuclear FusionIF 3出版社

A magnetic confinement system in the form of a stuffed toroidal line-cusp (Tormac) is proposed as the basis for a thermonuclear reactor. The interior (stuffing) region is assumed to consist of closed of closed magnetic flux surfaces and a Maxwellian DT plasma at high levels of beta. The particles in the surrounding sheath, on the other hand, are mirror-confined on open field lines and thus are lost into a divertor region at the ion-ion collision rate. The confinement based on this assumption is given by nτ ∝ rp BTi, where rp denotes the plasma minor radius. In this paper, power gain and net output of Tormac reactors for a wide range of parameters are calculated. The net power gain QE, the gross electric output power/circulating electric power, is found to have values between 2 and 10 for reasonable reactor dimensions and very modest magnetic field strengths. For example, a plant yielding 500 MW net electrical power using ions at 40 keV thermal energy and a magnetic field of 40 kG would require a plasma of minor radius rp = 1 m and a major radius of 5 m. Q enhancement by direct recovery of particle energy has not yet been included.

日本語訳

スタッフド・トロイダル・ラインカスプ(Tormac)の形態を持つ磁気閉じ込め系が、熱核融合炉の基礎として提案されている。内部(スタッフィング)領域は、閉じた磁気面と、高いベータ値を持つマクスウェル分布のDTプラズマから構成されると仮定されている。一方、周囲のシース内の粒子は、開放磁力線上でミラー閉じ込めされ、したがってイオン-イオン衝突率でダイバータ領域へ失われる。この仮定に基づく閉じ込めは、nτ ∝ rp BTi で与えられる。ここで rp はプラズマ小半径を表す。本論文では、広範囲のパラメータに対するTormac炉の出力増倍率と正味出力が計算される。正味出力増倍率 QE(総電気出力電力/循環電気電力)は、妥当な炉寸法と非常に控えめな磁場強度に対して、2から10の間の値を持つことが分かった。例えば、40 keVの熱エネルギーを持つイオンと40 kGの磁場を用いて500 MWの正味電力を生み出す発電所は、小半径 rp = 1 m、大半径5 mのプラズマを必要とするであろう。粒子エネルギーの直接回収によるQの向上は、まだ含まれていない。

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