Soru:
Bir tokamakta plazmayı hapsetmek için kullanılan toplam manyetik alan, toroidal alan (\(B_t\)) ve poloidal alanın (\(B_p\)) bileşkesiyle oluşur. Bu iki alanın plazma üzerindeki temel işlevlerini karşılaştırarak açıklayınız.
Çözüm:
💡 Manyetik hapsetme, plazmadaki yüklü parçacıkların (iyonlar ve elektronlar) Lorentz kuvveti etkisiyle manyetik alan çizgileri etrafında dönmesi prensibine dayanır. İki ana alanın rolü şöyledir:
- ➡️ Toroidal Manyetik Alan (\(B_t\)): Bu, tokamak etrafına sarılı bobinlerden geçen akımla oluşturulan, halkanın (torusun) büyük çevresi boyunca dönen çok güçlü birincil alandır. İşlevi, parçacıkları torusun içine ve dışına doğru yapacağı hareketten (sürükünme) kısıtlamaktır. Yani parçacıkların torusun kesit düzleminde (küçük dairesel yönde) dağılmasını engeller.
- ➡️ Poloidal Manyetik Alan (\(B_p\)): Bu, plazma içinden geçen toroidal akım tarafından oluşturulan, torusun kesiti etrafında dönen daha zayıf ikincil alandır. İşlevi, parçacıkların torusun büyük çevresi boyunca (sağa veya sola doğru) kaymasını engelleyerek dengeyi sağlamaktır.
- ➡️ Bileşke Alanın Önemi: Bu iki alanın vektörel toplamı, parçacıkların takip ettiği manyetik alan çizgilerinin bir sarmal (helis) oluşturmasını sağlar. Bu sarmal yapı, parçacıkların hem küçük hem de büyük yönde hareket edebilmesine izin verirken, hiçbir yönde net bir kayma yaşamadan kapalı bir yörünge üzerinde kalmalarını sağlar. Bu, etkili bir hapsetme için kritiktir.
✅ Sonuç olarak, \(B_t\) parçacıkları kesit düzleminde, \(B_p\) ise toroidal yönde sabitler. İkisinin bileşkesi olan sarmal alan, plazmanın kararlı bir şekilde hapsedilmesini mümkün kılar.
