В тороидальном плазменном шнуре существуют все те же неустойчивости, которые наблюдались в прямолинейной трубке. К ним присоединяются также неустойчивости, вызванные неоднородностью магнитного поля в торе. Естественно, что магнитное давление больше из центра кольцевой камеры, и поэтому плазменный шнур выжимается к дальней от середины стенке. Этому способствуют также и центробежные силы, действующие на заряженные частицы, движущиеся по окружностям.
Под действием всех этих сил частицы отклоняются к внешней стороне тора.
Для повышения устойчивости плазменного шнура в тороидальной камере необходимо опять-таки продольное магнитное поле, направленное по осевой окружности. Это поле создается катушками, надетыми на тор.
В установках «Альфа» и «Зета» собственное магнитное поле электрического разряда сильней внешнего продольного, и плазма сжимается в узкий шнур. Физики рассчитывали, что вместе с плазмой сожмется и усилится внешнее продольное поле и тороидальный плазменный шнур, пронизанный силовыми линиями, станет жестким. Но эти ожидания не оправдались. Проводимость плазмы оказалась не так уж велика, и она не увлекла с собою внешнее магнитное поле. Поэтому в тороидальных камерах не удалось осуществить устойчивой плазменной конфигурации.
Хотя в этих условиях ученые и получили температур плазмы порядка миллионов градусов, термоядерные реакции не были осуществлены.
Пожалуй, более перспективными являются советские тороидальные установки «Токомак». Они отличаются от уже описанных тем, что в них используется сильное внешнее стабилизирующее магнитное поле. Оно сравнимо по величине с полем газового разряда, сжимающим плазму. Здесь уже получается почти укрощенный устойчивый плазменный шнур.
Будущее покажет, сумеют ли исследователи добиться на этих установках ядерного синтеза.
Если в тороидальной камере создать исключительно продольное магнитное поле, то оно может служить магнитной ловушкой. У заряженной частицы будет одна дорога — только вдоль поля. Чтобы пройти к стенкам тора, ей придется пересекать магнитные силовые линии. А теплопроводность плазмы поперек поля в тысячи раз меньше. Но и здесь сказывается неустойчивость. По-прежнему силовые линии с внутренней стороны гуще, и магнитное давление выжимает плазму к наружной стенке.
Исследователи придумали очень сложное винтовое магнитное поле. Такие магнитные ловушки носят название стеллараторов (слово «стелла» — «звезда» — указывает, что в подобной ловушке ученые надеются осуществить звездные, термоядерные реакции).
Первоначальный вариант стелларатора был выполнен в виде тора, закрученного восьмеркой. Для чего понадобился перекрученный тор, можно понять, если проследить за движением частиц вдоль камеры. В первой половине восьмерки они (а следовательно, и плазма) выжимаются к наружной стенке камеры. Во второй — то же самое. Но при переходе из одной половины в другую плазма уже оказалась у внутренней стороны, и ее движение к наружной компенсирует сдвиг, полученный в первой части восьмерки. В этом суть действия винтового поля.
Иссык-куль
