角向箍縮

概述

角向箍縮是一種典型的完全用磁壓力來約束並加熱電漿的裝置。它的原理比較簡單，整個約束和壓縮過程也十分短——只有幾個微秒。

箍縮裝置一般都不大，磁場儲能量在幾百萬焦耳，不是發展的重點裝置。但是，磁約束裝置中，只有箍縮裝置能在達到高密度的同時保持高β值，而研究這種接近磁約束密度極限的電漿性質，對將來聚變堆的設計有很大好處，所以世界上還有一些小型的研究工作在進行。

角向箍縮的結構和原理如圖1。

在作為真空室的玻璃管（或其它的絕緣體管）外圍了一匝導電板，作為電源的電容器可以經過這個導體殼快速放電，玻璃管內充有稀薄的氘氣，其工作原理如下：

第一步，先用高頻電磁波把真空管中的氣電離，形成密度約為

個/立方厘米、溫度

電子伏的初始電漿。

第二步，用電容器通過導電板迅速放電（幾微秒），放電迴路中的電流可以高達幾萬~幾十萬安培，從而在電漿外突然建立一個幾萬~十幾萬高斯的強脈衝磁場。因為磁場建立得非常快，來不及穿透電漿，所以在電漿的界面上產生了幾百個大氣壓的磁壓，把電漿柱猛烈向中心擠壓並加熱（即激波加熱）。

通過這種壓縮過程可以得到的電漿指標為

/立方厘米，

幾個千電子伏，

秒/立方厘米。

因為放電是沿電漿柱的角向（

方向）進行的，故又稱角向箍縮或

箍縮（

-

）。角向箍縮中所有的磁場都被用來直接壓縮電漿，所以它的

值很高：

，這是它的優點。

角向箍縮的致命缺點是有開端損失，這種粒子（能量）沿磁力線方向的逃逸要比橫越磁力線的輸運損失大得多，這就使它的約束指標（

值）不可能很高。如果採用延長裝置兩端間距的辦法來改善約束指標，則據估計，為了達到點火條件的

值，相應的角向箍縮裝置要長達數公里。在這么長的距離上要用電容器在幾微秒內嚴格同步地放電，無論從電容器能量或開關技術來說都是不現實的。

自從環形裝置取得很大進展後，角向箍縮也向環形發展，以期克服終端損失。但是遇到了難以克服的巨觀不穩定性，結果圓截面的環形角向箍縮裝置達到的指標並不比開端的角向箍縮好。

為了克服環形帶來的不穩定性，發展了一些採用了穩定措施的環形箍縮裝置，如拉長截面的帶狀箍縮，螺旋形磁力線的螺旋箍縮，增大磁剪下的反場箍縮等等，真是五花八門，不斷翻新。它們達到的能量約束時間r比直線的角向箍縮要高一些，但總的來說差別並不大，都比其它磁約束裝置達到的指標要低。