Магнитное поле, действуя на поверхность проводящей среды (плазмы), создает там давление, подобно твердым стенкам ограничивающего сосуда.

В случае абсолютно непроводящей жидкости или газа магнитное поле не оказывает на них никакого действия: оно свободно проникает внутрь таких сред, не вызывает в них электрических токов и не производит работы. Непроводящая жидкость или газ не связаны с силовыми линиями поля и могут неограниченно передвигаться в самых различных направлениях, а давление на их поверхность равно нулю.

Обратная картина имеет место на поверхности раздела «газ — абсолютно проводящая жидкость». Как уже было сказано, всякое просачивание сквозь магнитное поле невозможно: для этого надо совершить бесконечно большую работу. На поверхность этой жидкости действует полное магнитное давление.

В реальной жизни веществ с абсолютными свойствами не бывает. Жидкость и плазма обладают конечной проводимостью. Магнитное давление на границе сред может изменяться в широких пределах в зависимости от электропроводности.

Известно, что атмосферное давление соответствует силе, равной тонне на квадратный метр. Но никто не думает, что такое давление действует, например, на оконные стекла. Ведь в комнате та же атмосфера, и в задачу окна не входит сдерживать наружное давление. Вот если удалить из комнаты воздух, то стекла прогнутся и лопнут. Провести такой эксперимент в жилом доме невозможно. Но можно откачивать постепенно газ из жестяной коробки. Мы увидим, как ее стенки сожмутся и, наконец, коробка превратится в лепешку.

То же происходит с жидкостью или плазмой в магнитном поле. Когда поле проникает в плазму, то магнитное давление на границе уравновешивается.

Горячая плазма с температурой порядка нескольких миллионов градусов всегда полностью ионизирована. По своим характеристикам она близка к идеально проводящей жидкости. Поэтому на горячую плазму действует полное магнитное давление. Тем самым магнитное поле может заменить стенки обычного сосуда.

Магнитным стенкам плазмы противостоит еще и обычное газокинетическое давление: Эффективность магнитного сосуда, как вообще любых сосудов, зависит от прочности стенок, то есть от того, какому давлению газа они могут противостоять. Если больше магнитное давление, то плазма будет сжиматься, а когда превышает газовое давление, плазма расширяется до тех пор, пока установится равновесие по обеим сторонам поверхности раздела «плазма — магнитное поле».

Давление в плазме, так же как и в любом газе, зависит от температуры (Т) и количества частиц в единице объема (п), а само магнитное поле определяется напряженностью магнитного поля (Я).

Не будем приводить никаких расчетов. Но для оценки эффективности магнитного давления сосудов приведем готовую формулу, характерную для равновесия плазмы в магнитном поле.

Если мы попытаемся получить плазму из газа нормальной плотности (п = 1020 частиц/см3), то при температуре в 10 миллионов градусов газовое давление достигнет 1 миллиона атмосфер, и для удержания такой плазмы придется создать магнитное поле напряженностью в 6 миллионов эр стед, что пока недостижимо.

Однако можно использовать плазму значительно меньшей плотности с я=1016, что соответствует плотности газа при нормальной температуре и давлению, равному одной десятой миллиметра ртутного столба. Тогда эту плазму, на гретую до 100 миллионов градусов, может удержать магнитное поле напряженностью всего около 60 килоэрстед. А такое магнитное поле получить не составляет особых трудностей.

Для удержания плазмы, как увидим позже, магнитное поле может быть создано как специальной обмоткой вне плазмы, так и электрическими токами, протекающими внутри плазмы. Здесь нет принципиальных различий. Пусть форма магнитного сосуда и его стенок меняется как угодно. Самое важное заключается в том, чтобы удержать плазму от соприкосновения с холодными стенками до тех пор, пока она не нагреется до температуры, необходимой для протекания термоядерных реакций.