Глеб Анфилов - Искусственное Солнце

Мы рассказали лишь о принципе устройства тороидальных разрядных камер. На самом деле они много-сложнее. Особых приспособлений требует, например, борьба за устойчивость плазменного потока, забота о том, чтобы частицы плазмы, двигаясь, поменьше виляли в стороны, придерживались предписанного им кольцевого пути и не «дрейфовали» к стенкам этой камеры-баранки.

Ведь и в прямой разрядной трубке плазменный ручей оказался, как вы помните, весьма нестойким. Он слишком быстро разрушался. Его губили молниеносно раздувающиеся пузырьки, ничтожные уменьшения его толщины, коленца и т. д. В тороидальных же камерах, где разряд обязан существовать гораздо дольше, чем в прямых трубках, все эти дефекты шнура плазмы должны быть особенно опасны.

Как избавиться от них?

На этот раз физики уподобились... портным.

Они решили «прошить» шнур плазмы укрепляющими нитями, или, лучше сказать, «резинками».

Это звучит не слишком правдоподобно. Что за нити? Какие резинки? Ведь плазма раскалена до колоссальной температуры! Однако «прошить» ее все же удается. Роль «резинок» можно поручить дополнительному внешнему магнитному полю, направленному вдоль плазменного тока. Создать такое поле нетрудно. Достаточно намотать на разрядную трубку проволочную катушку и пропустить через нее постоянный ток. Вы помните, что еще в первых экспериментах с прямыми трубками продольное поле увеличивало жизнь плазменного ручья. Почему же?

Магнитное поле, «продернутое» вдоль шнура плазмы, как бы натягивает его, придает ему упругость и эластичность. Теперь мелкие неоднородности шнур будет выправлять сам. Нечто похожее происходит с мягкой текстильной тесьмой, если продернуть через нее настоящие резинки.

Вот в какой-то мере мы застраховались от губительного действия мелких неоднородностей ручейка плазмы.

Иной режим получается при очень сильном внешнем продольном поле. Тогда плазма не стягивается в шнур при разряде, а равномерно заполняет камеру. Разогреваться плазма будет не под действием пинч-эффекта, а просто из-за своего сопротивления току — подобно спирали в электрической плитке. Однако такой разряд может быть достаточно устойчивым и горячим лишь, если поток плазмы надежно отодвинут от стенок камеры. Возможно ли это?

Изоляция от стенок разрядной камеры требует особых забот как при сильном, так и при слабом дополнительном укрепляющем поле. И тонкий плазменный шнур может, оставаясь однородным по толщине, вдруг равномерно расшириться или изогнуться змейкой и дотронуться своим нежным раскаленным тельцем до ледяной стенки. Тогда он мгновенно остынет, и разряд прекратится.

Любопытно, что стенка при этом почти не пострадает. Несмотря на миллионоградусный жар плазменного ручейка, тепловой энергии в нем сосредоточено мало [9] Тепловой энергии, содержащейся в литре плазмы с температурой даже в 350 миллионов градусов при давлении в 0,001 атмосферы, едва хватит на то, чтобы вскипятить стакан воды. . Поэтому получается, что не столько стенка разогревается от шнура, сколько, наоборот, шнур остывает от стенки.

Но и от таких аварий нашлось средство.

Поиски привели к неожиданному и удивительно простому предложению. Оказалось, что можно заставить саму стенку отталкивать приблизившийся шнур плазменного разряда, сжимать его. И требуется для этого лишь одно: переменить материал трубки. Делать ее следует не из стекла или фарфора, а из толстого слоя металла. Почему?

Металл — это своего рода тормоз для магнитного поля.

Проникая в металл, магнитные силы возбуждают в нем вихревые движения электронов. Это ведет к рождению в металле собственных магнитных полей. Но «ответное» магнитное поле металла направлено всегда против поля-«пришельца», которое благодаря этому проходит через металл с трудом, преодолевая сопротивление, задерживаясь. К примеру, через десять сантиметров меди магнитное поле проходит за целую секунду.

Явление это известно давно и широко используется в электротехнике. На нем основан, в частности, бытовой электросчетчик. Там задержанный магнитный поток заставляет двигаться металлический диск. И это же явление может спасти шнур плазмы от прикосновений к металлической стенке разрядной трубки. Ведь плазменный ручеек окружен магнитным полем. Приближаясь к металлу, оно как бы вязнет, задерживается. Торможение поля влечет за собой торможение шнура. Словом, магнитное поле здесь действует как рессора, которая мешает шнуру удариться о металлическую стенку трубки и сдавливает, укрепляет поток плазмы.