محصور کردن پلاسما
اهداف درس:
- آشنایی دقیق تر با آینه مغناطیسی
- آشنایی با دستگاه محصور سازی پلاسما
شرح درس:
همان طور که در درس های قبلی ارائه شد، دانستیم که با حضور میدان مغناطیسی که به صورت تدریجی همگرا می شود، توانایی محصور کردن پلاسما را دارد. در امتداد عمود بر جهت اصلی میدان مغناطیسی، مسیر ذرات در مدارهای دایره ای خم می شود. در نتیجه در همین جهت اصلی میدان، سرعت ذرات به تدریج کاسته می شود تا در نهایت توسط خطوط میدان مغناطیسی همگرا، منعکس شوند. این پیکر بندی به آینه مغناطیسی معروف است.
در هر دو دستگاه محصور سازی پلاسما، حداقل می بایستی دو آینه به کار برده شود. دستگاه مقدار میدان مغناطیسی در طول استوانه محصور کننده ی پلاسما در شکل زیر آمده است.
با وجود این، دستگاه آینه باز هم نمی تواند تمام دستگاه را محصور نماید زیرا به طور کلی نمی توان خطوط میدان مغناطیسی را تا حد یک نقطه همگرا کرد.
بنابراین یک میدان مغناطیسی، Bm بزرگ (البته نه بی نهایت بزرگ) روی آینه وجود دارد. اگر ذره ای وجود داشته باشد که "انرژی جنبشی محوری" بسیار زیادی داشته باشد، میدان آینه نمی تواند آن را به عقب باز گرداند. پس ذرات با انرژی جنبشی بالا می توانند از دستگاه آینه مغناطیسی خارج شود.
باید بدانیم که در نقطه انعکاس انرژی کل ذره فقط مربوط به انرژی ذره ای است که آن ذره فقط در راستای عمود بر میدان مغناطیسی سرعت دارد و در راستای خود میدان مغناطیسی سرعت ندارد. و شرط دیگر برای انعکاس ذره در نقطه ی انعکاس این است که میدان مغناطیسی در نقطه انعکاس، از میدان مغناطیسی بزرگ روی آینه که قبلاً با Bm معرفی شد، بزرگتر باشد.
اگر سرعت اولیه ی ذره V0 با امتداد میدان زاویه 
بسازد در این صورت خواهیم داشت.
0
بنابراین شرط انعکاس تغییر کرده و به شکل زیر در خواهد آمد:
B0 میدان مغناطیسی در ناحیه ی مرکزی می باشد. در این صورت ذراتی که بردار سرعت آنها، زاویه ای کمتر از 6 درجه با امتداد میدان مغناطیسی بسازد، از دستگاه خارج می شوند.
برخورد میان ذرات در دستگاه آینه و در ناحیه ی مرکزی آن یک توزیع سرعت همسانگرد تولید می کند، بنابراین نتیجه نهایی این برخوردها، این است که تعدادی از ذرات دائماً به ناحیه ای از فضای سرعت پراکنده می شوند که بتوانند از دستگاه خارج شوند،
در نتیجه این ذرات می توانند به طور عمود بر امتداد میدان مغناطیسی نیز پخش و سرانجام خارج شوند.
