МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТНЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ ТОРОИДАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ СФЕРИЧЕСКОГО ТОКАМАКА
https://doi.org/10.56304/S2079562925020046
EDN: AWTMJD
Аннотация
Разработана численная модель для расчета магнитных и механических характеристик сверхпроводящей системы тороидального магнитного поля сферического токамака. Рассмотрены три конфигурации: соленоид Принстона-D и две различные винтообразные непрерывные конфигурации соленоида. Получены распределения магнитного поля соленоидов и распределения механических напряжений, которым они подвержены. Показано, что соленоид Принстона-D является наименее оптимальным: модуль индукции магнитного поля на его обмотках на порядок превосходит модуль индукции в случае непрерывных соленоидов, что приводит к значительно меньшему – на 34% – максимально возможному пропускаемому току. Механические напряжения в первом случае также заметно выше. Также показано, что два варианта винтообразной конфигурации отличаются друг от друга незначительно.
При поддержке: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-29-00749, https://rscf.ru/project/24-29-00749/.
Об авторах
И. В. Мартиросян
Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
Россия
Россия
Д. А. Александров
Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
Россия
Россия
М. А. Осипов
Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
Россия
Россия
Е. А. Виницкий
Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
Россия
Россия
С. А. Крат
Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
Россия
Россия
Список литературы
1. Zheng J., Qin J., Lu K., et al. // Innovation. 2022. V. 3 (4). P. 100269.
2. Bell M.G. // The Tokamak Fusion Test Reactor. Magnetic Fusion Energy: From Experiments to Power Plants. Neilson G.H. (Ed.). 2016. New York: Woodhead. P. 119–166. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100315-2.00006-4
3. Reimerdes H., Agostini M., Alessi E., et al. // Nucl. Fusion. 2022. V. 62 (4). P. 042018.
4. Gao X., Zhang T., Wu M., et al. // Plasma Sci. Technol. 2021. V. 23 (9). P. 092001.
5. Khvostenko P.P., Anashkin I.O., Bondarchuk E.N., et al. // Fusion Eng. Des. 2021. V. 164. P. 112211.
6. Marinoni A., Sauter O., Coda S. // Rev. Mod. Plasma Phys. 2021. V. 5 (1). P. 6.
7. Gatto R., Bombarda F. // Fusion Eng. Des. 2019. V. 147. P. 111232.
8. Gatto R., Bombarda F., Gabriellini S., et al. // Nucl. Fusion. 2023. V. 63 (4). P. 046008.
9. Clark A.W., Doumet M., Hammond K.C., et al. // Fusion Eng. Des. 2014. V. 89 (11). P. 2732–2737.
10. Sykes A., Gryaznevich M.P., Kingham D., et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2014. V. 42 (3). P. 482–488.
11. Zani L., Bayer C.M., Biancolini M.E., et al. // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2016. V. 26 (4). P. 4204505.
12. Курнаев В.А., Воробьев Г.М., Николаева В.Е. и др. // Ядерн. физ. инжинир. 2019. Т. 10 (1). С. 24. https://doi.org/10.1134/S2079562919010135
13. [Kurnaev V.A., Vorobyov G.M., Nikolaeva V.E., et al. // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82 (10). P. 1329–1331. https://doi.org/10.1134/s1063778819100144].
14. Krat S., Prishvitsyn A., Alieva A., et al. // Fusion Sci. Technol. 2023. V. 79 (4). P. 446–464.
15. Крат С.А., Пришвицын А.С., Алиева А.И. и др. // Ядерн. физ. инжинир. 2022. Т. 13 (1). С. 43. https://doi.org/10.56304/S2079562922010201 [Krat S.A., Pryshvitsyn A.S., Alieva A.I., et al. // Phys. At. Nucl. 2021. V. 84 (12). P. 1995–2003. https://doi.org/10.1134/s1063778820100257].
16. Vorobyov G.M., Krat S.A., Mironov V.D., et al. // Phys. At. Nucl. 2020. V. 83 (12). P. 1675–1681.
17. Gralnick S.L., Tenney F.H. // J. Appl. Phys. 1976. V. 47 (6). P. 2710–2715.
18. Campbell A.M. // Supercon. Sci. Technol. 2007. V. 20 (3). P. 292.
19. Molodyk A., Samoilenkov S., Markelov A., et al. // Sci. Rep. 2021. V. 11 (1). P. 2084.
Рецензия
Для цитирования:
Мартиросян И.В., Александров Д.А., Осипов М.А., Виницкий Е.А., Крат С.А. МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТНЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ ТОРОИДАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ СФЕРИЧЕСКОГО ТОКАМАКА. Ядерная физика и инжиниринг. 2025;16(4):496-504. https://doi.org/10.56304/S2079562925020046. EDN: AWTMJD
For citation:
Martirosian I.V., Aleksandrov D.A., Osipov M.A., Vinitskiy E.A., Krat S.A. SIMULATION OF MAGNETIC AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF THE SUPERCONDUCTING SYSTEM OF A TOROIDAL MAGNETIC FIELD OF A SPHERICAL TOKAMAK. Nuclear Physics and Engineering. 2025;16(4):496-504. (In Russ.) https://doi.org/10.56304/S2079562925020046. EDN: AWTMJD
Просмотров:
16
Послать статью по эл. почте 