Fast trapped particle motion in Uragan-2M stellarator with embedded magnetic mirror

Abstract

The magnetic configuration of a stellarator with an embedded magnetic mirror is arranged in the Uragan-2M experimental device by switching off one toroidal coil. The motion of particles magnetically trapped in the embedded mirror is analyzed numerically with use of motional invariants. It is found that without electric field the particle quickly drift out of the mirror. Sufficiently small radial electric field can make the drift trajectories closed that substantially improve particle confinement. It is remarkable that the improvement acts both for positive and negative charges.

Магнитная конфигурация стелларатора со встроенным пробкотроном может быть реализована в экспериментальной установке Ураган-2М путем отключения одной катушки тороидального магнитного поля. Движение быстрых частиц, запертых во встроенном пробкотроне, изучено численно с использованием инвариантов движения. Установлено, что без электрического поля частицы быстро покидают ловушку. Достаточно небольшое радиальное электрическое поле может сделать дрейфовые траектории замкнутыми, что существенно улучшает удержание частиц. Примечательно, что улучшение действует как для положительных, так и отрицательных зарядов.

Магнітна конфігурація стеларатора з вбудованим пробкотроном може бути реалізована в експериментальній установці Ураган-2М шляхом відключення однієї котушки тороїдального магнітного поля. Рух швидких частинок, замкнених у вбудованому пробкотрони, вивчено чисельно з використанням інваріантів руху. Встановлено, що без електричного поля частинки швидко залишають пастку. Досить невелике радіальне електричне поле може зробити дрейфові траєкторії замкнутими, що істотно покращує утримання частинок. Примітно, що поліпшення діє як для позитивних, так і негативних зарядів.