Везде

RAS PhysicsЖурнал экспериментальной и теоретической физики Journal of Experimental and Theoretical Physics

  • ISSN (Print) 0044-4510
  • ISSN (Online) 3034-641X

Разрешение противоречий экспериментов Арцимовича с теорией равновесия Шафранова

You can
PII
S3034641XS0044451025080152-1
DOI
10.7868/S3034641X25080152
Publication type
Article
Status
Published
Authors
В.Д. Пустовитов
  • Occupation: Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
  • Affiliation:
    Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
    Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Volume/ Edition
Volume 168 / Issue number 2
Pages
255-265
Abstract
В докладе Арцимовича на конференции МАГАТЭ 1968 года (Proc. 3rd Int. Conf. on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, Novosibirsk, 1968 (IAEA, Vienna, 1969), Vol. 1, p. 157) были представлены экспериментальные данные с токамака ТМ-3, которые интерпретировались как резкое отклонение от предсказаний теории, предложенной Шафрановым (Атомная энергия 13, 521 (1962)). Этот конфликт результатов, затрагивающий поведение тороидального плазменного шнура с током под действием внешнего поперечного магнитного поля, до сих пор оставался необъясненным. В этом смысле он уникален, потому что другие предсказания аналитической теории равновесия плазмы неоднократно проверялись и давно доказали свою надежность на практике. Достаточно указать на успешную работу токамаков с использованием уравнения Грэда – Шафранова в качестве основы алгоритмов управления положением и формой плазмы. Это означает, что противоречие должно иметь точечный характер. Выявление его причины — главная цель настоящей работы. Анализ показывает, что в этом случае, вопреки ожиданиям, не эксперимент, а теоретический результат оказался недостоверным. Точнее — единственная формула, полученная как следствие неверно предписанных граничных условий для магнитного поля на стенке вакуумной камеры токамака. Проведены сравнения с правильным решением, показывающие значительный масштаб допущенной ошибки. Сделан вывод, что аномально большое смещение шнура в упомянутых экспериментах на ТМ-3 возникало из-за выбора удерживающего поля по формуле, дающей значение в несколько раз ниже необходимого.
Keywords
Date of publication
01.08.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
9

References

  1. 1. L.A. Artsimovich et al., Proc. 3rd Int. Conf. on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, Novosibirsk, 1968 (IAEA, Vienna, 1969), Vol. 1, p. 157.
  2. 2. L.A. Artsimovich, Nucl. Fusion 12, 215 (1972).
  3. 3. В.Д. Шафранов, Атомная энергия 13, 521 (1962); англ.: V.D. Shafranov, J. Nucl. Energy C 5, 251 (1963).
  4. 4. В. Д. Шафранов, в сб. Вопросы теории плазмы, под ред. М. А. Леонтовича, Госатомиздат, Москва (1963), вып. 2, с. 92 [V. D. Shafranov, in Reviews of Plasma Physics, ed. by M. A. Leontovich, Consultants Bureau, New York (1966), Vol. 2, p. 103].
  5. 5. V. S. Mukhovatov and V. D. Shafranov, Nucl. Fusion 11, 605 (1971).
  6. 6. Б. М. Григорович, В. С. Муховатов, Атомная энергия 17, 177 (1964) [B. M. Grigorovich and V. S. Mukhovatov, J. Nucl. Energy C 7, 314 (1965)].
  7. 7. V. S. Mukhovatov, in Proc. 2nd Int. Conf. on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research (Culham, 1965), IAEA, Vienna (1966), Vol. 2, p. 577.
  8. 8. Л. А. Арцимович, С. В. Мирнов, В. С. Стрелков, Атомная энергия 17, 170 (1964) [L. A. Artsimovich, S. V. Mirnov, and V. S. Strelkov, J. Nucl. Energy C 7, 305 (1965)].
  9. 9. G. A. Bobrovsky, K. A. Razumova, and J. A. Sceglov, Plasma Phys. 10, 436 (1968).
  10. 10. ITER Physics Expert Group on Disruptions, Plasma Control, and MHD, ITER Physics Basis Editors, Nucl. Fusion 39, 2251 (1999).
  11. 11. T. C. Hender, J. C. Wesley, J. Bialek et al., Nucl. Fusion 47, S128 (2007).
  12. 12. Л. А. Арцимович, К. Б. Карташев, ДАН СССР 146, 1305 (1962) [L. A. Artsimovich and K. B. Kartashev, Sov. Phys. Dokl. 7, 919 (1963)].
  13. 13. L. I. Artemenkov, I. N. Golovin, P. I. Kozlov et al., in Proc. 4th Int. Conf. on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research (Madison, 1971), IAEA, Vienna (1972), Vol. 1, p. 359.
  14. 14. Л. И. Артеменков, П. И. Козлов, П. И. Мелихов и др., Письма в ЖЭТФ 17, 251 (1973) [L. I. Artemenkov, P. I. Kozlov, P. I. Melikhov et. al., JETP Lett. 17, 179 (1973)].
  15. 15. Л. Е. Захаров, В. Д. Шафранов, в сб. Вопросы теории плазмы, вып. 11, Энергоиздат, Москва (1982), с. 118 [L. E. Zakharov and V. D. Shafranov, Rev. Plasma Phys. Vol. 11, Consultants Bureau, New York (1986)].
  16. 16. H. P. Zehrfeld and B. J. Green, Nucl. Fusion 12, 569 (1972).
  17. 17. H. P. Zehrfeld and B. J. Green, Nucl. Fusion 13, 750 (1973).
  18. 18. D. W. Swain and G. H. Neilson, Nucl. Fusion 22, 1015 (1982).
  19. 19. L. L. Lao, H. St. John, R. D. Stambaugh, and W. Pfeiffer, Nucl. Fusion 25, 1421 (1985).
  20. 20. В. Д. Пустовитов, Физика плазмы 29, 124 (2003) [V. D. Pustovitov, Plasma Phys. Rep. 29, 105 (2003)].
  21. 21. V. D. Pustovitov, AIP Conf. Proc. 1478, 50 (2012).
  22. 22. J. P. Freidberg, Rev. Mod. Phys. 54, 801 (1982).
  23. 23. J. P. Freidberg, Ideal Magnetohydrodynamics, Plenum Press, New York (1987).
  24. 24. В. Д. Пустовитов, Физика плазмы 42, 957 (2016) [V. D. Pustovitov, Plasma Phys. Rep. 42, 1005 (2016)]
  25. 25. N. Isernia, V. D. Pustovitov, F. Villone, and V. Yanovskiy, Plasma Phys. Control. Fusion 61, 115003 (2019).
  26. 26. V. D. Pustovitov, Plasma Phys. Control. Fusion 62, 065003 (2020).
  27. 27. R. R. Khayrutdinov, V. E. Lukash, and V. D. Pustovitov, Plasma Phys. Control. Fusion 58, 115012 (2016).
  28. 28. Р. Р. Хайрутдинов, В. Э. Лукаш, В. Д. Пустовитов, Физика плазмы 47, 1007 (2021) [R. R. Khayrutdinov, V. E. Lukash, and V. D. Pustovitov, Plasma Phys. Rep. 47, 1128 (2021)].
  29. 29. S. V. Mirnov, J. Plasma Phys. 82, 515820102 (2016).
  30. 30. С. В. Мирнов, ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез 39, вып. 2, 5 (2016).
  31. 31. V. D. Pustovitov, Phys. Plasmas 27, 102503 (2020).
  32. 32. В. Д. Шафранов, Атомная энергия 18, 255 (1965) [V. D. Shafranov, J. Nucl. Energy C 8, 109 (1966)].
  33. 33. С. В. Мирнов, Атомная энергия 17, 209 (1964) [S. V. Mirnov, J. Nucl. Energy C 7, 325 (1965)].
  34. 34. А. Е. Бажанова, В. С. Стрелков, В. Д. Шафранов, Атомная энергия 20, 146 (1966) [A. E. Bazhanova, V. S. Strelkov, and V. D. Shafranov, J. Nucl. Energy C 8, 800 (1966)].
  35. 35. С. В. Мирнов, Физические процессы в плазме токамака, Энергоиздат, Москва (1983).
  36. 36. Y. N. Dnestrovskii and D. P. Kostomarov, Numerical Simulation of Plasmas, Springer-Verlag, Berlin (1986).
  37. 37. W. Fundamenski, Power Exhaust in Fusion Plasmas, Cambridge Univ. Press, New York (2010).
  38. 38. Equilibrium and Macroscopic Stability of Tokamaks, in Fusion Physics, ed. by M. Kikuchi, K. Lackner, and M. Q. Tran, IAEA, Vienna (2012), Ch. 3.
  39. 39. В. Д. Пустовитов, Физика плазмы 45, 1088 (2019) [V. D. Pustovitov, Plasma Phys. Rep. 45, 1114 (2019)].
  40. 40. M. S. Chu and M. Okabayashi, Plasma Phys. Control. Fusion 52, 123001 (2010).
  41. 41. V. D. Pustovitov, J. Plasma Phys. 81, 905810609 (2015).
  42. 42. E. J. Strait, J. Bialek, I. N. Bogatu et al., Nucl. Fusion 43, 430 (2003).
  43. 43. Y. Gribov and V. D. Pustovitov, in Proc. 19th IAEA Fusion Energy Conf., Lyon (2002), IAEA/CN–94/CT/P–12.
  44. 44. C. F. Clauser, S. C. Jardin, and N. M. Ferraro, Nucl. Fusion 59, 126037 (2019).
  45. 45. S. Miyamoto, Plasma Phys. Control. Fusion 53, 082001 (2011).
  46. 46. M. Shimada, D. J. Campbell, V. Mukhovatov et al., Nucl. Fusion 47, S1 (2007).
  47. 47. Л. А. Арцимович, Замкнутые плазменные конфигурации, Наука, Москва (1969).
  48. 48. V. D. Pustovitov, Phys. Plasmas 25, 062510 (2018).
  49. 49. N. V. Chukashev, Plasma Phys. Control. Fusion 67, 035007 (2025).
  50. 50. В. Д. Пустовитов, Физика плазмы 14, 1436 (1988) [V. D. Pustovitov, Sov. J. Plasma Phys. 14, 840 (1988)].
  51. 51. J. A. Wesson, Tokamaks, 3rd ed., Clarendon Press, Oxford (2004).
  52. 52. V. D. Pustovitov, in Reviews of Plasma Physics, ed. by B. B. Kadomtsev and V. D. Shafranov, Springer, Boston, MA (2000), Vol. 21, p. 1.
  53. 53. K. Miyamoto, Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion, Springer, Berlin (2005).
  54. 54. J. P. Goedbloed, R. Keppens, and S. Poedts, Advanced Magnetohydrodynamics, Cambridge Univ. Press (2010).
  55. 55. J. P. Freidberg, Ideal MHD, Cambridge Univ. Press, New York (2014).
  56. 56. V. D. Pustovitov, J. Plasma Fusion Res. SERIES 6, 550 (2004).
  57. 57. В. А. Рожанский, Теория плазмы, Лань, СанктПетербург (2012).
  58. 58. K. Matsuoka, S. Okamura, K. Nishimura et al., Fusion Eng. Des. 26, 135 (1995).
  59. 59. S. Okamura, K. Matsuoka, K. Nishimura et al., Nucl. Fusion 35, 283 (1995).
  60. 60. S. Besshou, V. D. Pustovitov, N. Fujita et al., Phys. Plasmas 5, 481 (1998).
  61. 61. V. D. Pustovitov, Nucl. Fusion 30, 1523 (1990).
  62. 62. V. D. Pustovitov and N. V. Chukashev, Plasma Phys. Rep. 47, 956 (2021).
  63. 63. V. Bandaru, M. Hoelzl, F. J. Artola et al., J. Plasma Phys. 91, E27 (2025).
  64. 64. N. V. Chukashev and V. D. Pustovitov, Phys. Plasmas 32, 032511 (2025).
  65. 65. G. Pautasso, E. Fable, and the ASDEX Upgrade Team, Nucl. Fusion 65, 056004 (2025).
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library