Multipole magnetic field configurations for stable plasma confinement

Summary

A method of eliminating plasma leakage by connecting cusps with a magnetic field bridge has been, described by Tuck (4). Here we discuss a multipole configuration employing this idea but with no circumferential (B _z) field. High β plasma is confined with no free plasma surface in the usual cusp model sense. The stability diagram for such configurations can be obtained with the pressure of the plasma as a parameter. Generally this condition on the structure can be stated as (B ₂/B₁)² >r/d wherer is the radius of the current carrying rods which produce the multipole field,2d is the distance between a rod and the conducting wall (bridge width), andB ₂ andB ₁ are the maximum and minimum fields along the wall surface. Approximations resulting from the magnetohydrodynamic treatment are considered. Some practical questions are mentioned and it is shown that in a sample case one expect confinement time of ∼ 10⁻² s for a plasma temperature of 10⁴ eV.

Riassunto

Un metodo per eliminare le perdite di plasma connettendo le cuspidicon un ponte formate dal campo magnetico è stato descritto da Tuck (4). Qui discutiamo una configurazione nxultipolare, facendo tiso di quell’idea, ma senza campo periferico (B₂). Il plasma di β elevato è confinato senza superficie libera di plasma nel senso usuale del modello a cuspidi. Il diagramma di stabilità di tali configurazioni può essere ottenuto prendendo come parametro la pressions del plasma. In genere questa condizione per la struttura può essere formulata come (B ₂B₁ ² > r/d, in ouir è il raggio delle sbarrette che portano la corrente che produce il campo multipolare, 2d è la distanza fra una sbarretta e la parete conduttrice (ampiezza del ponte), eB ₂ eB ₂ sono i campi massimo e minimo lungo la superficie della parete. Si tiene conto delle approssimazioni risultanti dalla trattazione magnetoidrodinamica. Si fa menzione di alcune questioni pratiche e si dimostra che in un caso campione ci si aspetta un tempo di confinamento di ∼ 10^-2 s per una temperatura del plasma di 10⁴ eV.