ТЕРМОИЗОЛЯЦИЯ МАГНИТНАЯ
-радикальное снижение теплопереноса высокотемпературной разреженной плазмы при помещении её в сильное магн. поле. Т. м. была предложена в 3950 А. Д. Сахаровым и И. Е. Таммом для осуществления непрерывной реакции синтеза лёгких ядер (изотопов водорода) в магн.термоядерном реакторе.Принцип Т. м. используется во всехмагнитных ловушкахдля осуществленияуправляемого термоядерного синтеза(УТС).
В основе Т. -м. лежит ограничение движения составляющих плазму заряж. частиц (электронов и ионов) в направлении, поперечном к магн. полюВ,за счёт силы Лоренца. В результате траектории частиц выглядят как спирали, обвивающие магн. силовые линии, и если бы частицы не испытывали столкновений (точнее, кулоновского взаимодействия между собой), то Т. м. в магн. ловушках была бы идеальной. Но при большой частоте столкновенийv, значительно превосходящей циклотронную частоту wВ= еВ/твращения частицы (с зарядомеи массойт)вокруг магн. силовой линии, когда ср. длина свободного пробега частицыl=u/v(u- ср. тепловая скорость) много меньше ср. радиуса спиралиrвu./ wВ(ларморовский радиус), магн. поле практически не влияет на траекторию частиц и Т. м. отсутствует. Т. м. становится эффективной приl/rB=wВ/v>> 1.
Согласно законам диффузии, коэф.температуропроводности c = D2v, а энергетич. время жизни плазмы т, характеризующее темп выноса энергии из плазмы за счёт диффуз. процессов, определяется ф-лой
где D - ср. смещение частицы в результате столкновения. В направлении, поперечном магн. полю, ср. смещение D|= rB-/wВ, тогда как в отсутствие магн. поля (или вдоль поля) D =l= u/v. Таким образом, "классическое" время жизни плазмы, находящейся в магн. поле, в (wВ/v)2раз больше, чем без магн. поля. Это отношение для ионов дейтерия составляет ~ 109B2T3/n20(магн. поле выражается в теслах, темп-pa - в кэВ, плотность ионов - в единицах 1020м-3). В условиях термоядерного реактора в этих единицахВ~5, Т~1030,n~1. Для электронов численный коэф. в ф-ле равен 4 · 1012.
Реальный теплоперенос в магн. ловушках оказывается существенно выше классического по двум причинам. Во-первых, кривизна магн. силовых линий в магн. ловушках приводит кдрейфу заряженных частиц.В результате дрейфа отклонение траекторий тех частиц, к-рые совершают многократные отражения от неизбежных в магн. ловушках областей макс. напряжённости магн. поля (магн. пробок), оказывается значительно больше ларморовского радиуса, D>>rB. Результирующие "неоклассич." коэф. температуропроводности и диффузии, зависящие от геометрии системы, строго рассчитываются в неоклассич. теории переносов (см.Переноса процессыв плазме).
Вторая и гл. причина ухудшения Т. м.-неизбежныенеустойчивости плазмы,к-рые в лучшем случае приводят к подстройке профилей темп-ры и плотности плазмы к устойчивым распределениям. Такой процесс самоорганизации плазмы сопровождается повышением темпа потерь частиц и энергии, тем более высоким, чем менее согласовано распределение источников выделения частиц и тепла в объёме плазмы с устойчивыми профилями плотности и темп-ры. Этот турбулентный процесс описывается полу-эмпирич. коэф. теплопроводности и диффузии или глобальными зависимостями т от параметров плазмы, магн. системы, мощности нагрева и т. п. Как показали многолетние эксперим. исследования, путём подбора оптимальных условий можно добиться Т. м., достаточной для техн. реализации магн. термоядер, реактора.В. Д. Шафранов.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.