Fusión nuclear: ¿Por qué confinamiento magnético esférico no se utiliza en lugar de tokamaks en fusión nuclear?

Question

En la fusión nuclear, el objetivo es crear y mantener (por lo general con los campos magnéticos de alta temperatura y de alta presión ambiente suficiente para la salida de más energía de la que poner en.

Tokamak (donut forma) han sido la topología de elección para muchos años. Sin embargo, es muy difícil mantener el plasma confinado dentro de las paredes debido a su gran área de superficie (especialmente en el interior de los anillos).

¿Por qué nadie ha utilizado esférica confinamiento magnético en su lugar (para imitar una estrella topología debido a la gravedad)? - Aparte de los Generales de la Fusión

E. g. la inyección de Hidrógeno en un confinados magnéticamente espacio esférico y dejando fuera de la fusionada de energía una vez que la etapa crítica se ha alcanzado?

Answer 1

No es un experto, pero creo que la respuesta reside en la peluda bola teorema.

Usted ve, para un campo magnético a su vez, las partículas cargadas de la espalda de una superficie, el campo debe ser paralela a la superficie, lo que significa que para tener un completo confinamiento de la geometría debe tener una superficie lisa, en todas partes no-cero, y el vector de campo asignado a una superficie.

Pero el teorema de decir que usted no puede hacer eso en una esfera (o topológicamente equivalente de la forma).

Answer 2

Porque eso es sólo uno de los muchos enfoques alternativos a la fusión, y los recursos son limitados.

La fusión Nuclear parece muy prometedor, pero para todos los enfoques probado hasta ahora los retos que han demostrado ser más numerosos y difíciles de superar al esperado inicialmente $-$ y el magnetizado objetivo de la fusión que en General la Fusión ha estado llevando a cabo, es probable que no sea diferente. Uno debe tratar con extrema de los campos magnéticos y las temperaturas, lo cual es bastante difícil, y al mismo tiempo mantener una más fino de control con el fin de mantener la estabilidad. Eso significa que el exceso de tecnología todavía tiene que ser demostrada.

Los Tokamaks e incluso Stellarators son más maduro, en el desarrollo de tecnologías, así que es natural que los esfuerzos se concentran en los diseños. Que es muy caro de investigación, una inversión a largo plazo con rendimientos que son muy inciertas $-$, por lo que los enfoques alternativos tienen que competir por los fondos. Y una vez que un equipo tiene una ventaja de un diseño dado, hay poco incentivo para que otros lo sigan, antes de que sea al menos parcialmente probado. Es por eso que estas nuevas propuestas son en su mayor parte se trató de cada uno de ellos por un único grupo de investigación.

Answer 3

Antecedentes: el confinamiento de plasma requiere el control de todos los de un enorme espectro de posibles inestabilidades. El tokamak hace un buen trabajo de la agitación de las corrientes, de manera que ningún individuo de la inestabilidad puede crecer tanto que el plasma se apresura a salir y contactos de la pared (y por lo tanto se apaga). Con respecto a la pregunta de un esférico tokamak: la respuesta editado por encima señala que el tener un campo en todas partes de la tangente a una superficie esférica está prohibido por la peluda bola teorema.
El confinamiento magnético se aprovecha del hecho de que una partícula cargada la ruta está doblado en un (fuerte) campo magnético; las trayectorias de las partículas tienden a ser apretada espiral alrededor de las líneas del campo magnético debido a la V de la cruz B de la fuerza (fuerza de Lorentz): de manera que las partículas no pueden viajar a través de las líneas de campo a menos que estén dispersas fuera de su movimiento en espiral. efectivamente lo que les permite saltar a una línea diferente a la de la fuerza. Para esférica tokamak sería necesario un arreglo de líneas de campo que estaba en todas partes fuertes y tangente a la superficie de la esfera. Dicho acuerdo estaría en contradicción con la Peluda Bola teorema (se menciona en otra parte de este tema).