Введение к работе
Актуальность темы. В результата многолетних интенсивных исследований разработан концептуальный проект международного демонстрационного реактора-токамака ITER. Одной из существенных технических трудностей в длительно работающем токамаке будет проблема взаимодействия плазмы с первой стенкой реактора, до сих пор остающаяся предметом Сиэических исследований.
В рассматриваемом проекте воздействию наиболее интенсивной части потоха плазмы подвергается поверхность диверторши пластин, на которые выводятся магнитные силовые линии пристеночного слоя плазмы. Этот слой имеет малую толщину (порядка 1см), ограниченную процессами переноса. Связанная с малой толщиной слоя значительная плотность теплового потока на пластины вызывает интерес к вопросу о возможности тепловой контракиии на их поверхности. Контракция, представляющая нарушение однородности нагрева поверхности, может приводить к локальному перегреву и к интенсивной эрозии перегретых участков пластин.
Цель работы - теоретическое исследование условий развития и расчет параметров, характеризующих один из видов тепловой контракции - на основе термоэлектронной эмиссии с поверхности пластин.
Научная новизна и практическая ценность. В работе получена область параметров пристеночной плазмы, при которых эмиттирукшая поверхность стенки может находиться в д.;ух устойчивых состояниях; нижняя граница этой области, представляющая особый ттер&с для токамаков, найдена впервые. Рассмотрены поверхности из графита и бериллия. Бериллий ранее не исследоєался в связи с термоэмиссионной тепловой контракцией.
Получены выражения для инкрементов и характерных длин волн возмущений температуры поверхности, развивающихся при термоэмиссионной неустойчивости. Рассмотрены случаи с различными углами наклона магнитного, поля к поверхности, в том число и случай малых углов, характерных для полоидального дивертора токамака.
Выполнена оценка, касающаяся возможности появления горячего термоэмиссионного пятна на участках пластин, подвергающихся интенсивному воздействию плазмы. В рамках условия, аналогійного правилу Максвелла сосуществования фаз, получена нижняя граница интервала температур пристеночной плазмы, в котором уединённое горячее пятно Оудет устойчиво. Проведан расчет параметров пятна.
Рассмотрено влияние электропроводности плазмы на линейную стадию неустойчивости. Получены инкременты и длины волн малых юзмущений в предположении о нормальном к поверхности магнитном поле при однородных вдоль поверхности контакта исходных параметрах плазмы и пластины.
Результаты работы, при заданном выборе материала стенок, могут быть использованы для постановки теоретических ограниченна на параметры пристеночной плазмы, при которых возможна работа без -проявленій термоэмиссионной тепловой контракции.
Основино положения, выносимые'на защиту.
I.Расчет области значений параметров пристеночной плазмы, при которых возмокаш два устойчивых однородных состояния поверхности пластины.
2. Определение характерных шк]--ментов и длин волн возмущений, неоднородннх вдоль повет.'.НОСТИ.
3.Расчет основных параметров горячих пятен на поверхности. Нахождение нижней грг'яци ' области плазменных параметров, в которой могут существепать эти.пятна.
4.Анализ влияния электропроводности плазмы на устойчивость контакта плазма-стенка к неоднородным вдоль поверхности малым возмущениям.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на рабочем совещании по проблемам первой стенки в термоядерном реакторе /Троицк, 1989/, на международном советско-американском рабочем совещании по перспективным материалам, находящимся в контакте с плазмой /Galthersburg, July 1990/, и на 20-й и 21-й всесоюзных конференциях по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу /Звенигород, 1991 и 1993 г./.
Структура и объем диссертации, диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа изложена на 98 страницах, включая 16 рисунков. Список цитируемой литературы составляет 41 работу.
