Safety factor (plasma physics)
ஒரு டோராய்டல் இணைவு சக்தி உலைகளில், பிளாஸ்மாவைக் கட்டுப்படுத்தும் காந்தப்புலங்கள் ஒரு சுழல் வடிவத்தில் உருவாகி, உலை உட்புறத்தைச் சுற்றி சுழல்கின்றன. q அல்லது q (r) என்று பெயரிடப்பட்ட பாதுகாப்புக் காரணி, ஒரு குறிப்பிட்ட காந்தப்புலக் கோடு ஒரு டோராய்டல் சிறைச்சாலை பகுதியின் "நீண்ட வழி" (டோராய்டல்) முதல் "குறுகிய வழி" (போலாய்டல்) வரை பயணிக்கும் நேரங்களின் விகிதமாகும். "பாதுகாப்பு" என்ற சொல் பிளாஸ்மாவின் விளைவாக ஏற்படும் ஸ்திரத்தன்மையைக் குறிக்கிறது; தோராயமாக அதே எண்ணிக்கையிலான முறை தோராயமாக தோராயமாக சுழலும் பிளாஸ்மாக்கள் இயல்பாகவே சில நிலையற்ற தன்மைகளுக்கு எளிதில் பாதிக்கப்படுவதில்லை. டோக்காமாக் சாதனங்களைக் குறிக்கும் போது இந்த சொல் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதே கருத்துக்கள் ஸ்டெல்லரேட்டர்களிலும் பொருந்தும் என்றாலும், வழக்கமாக தலைகீழ் மதிப்பு பயன்படுத்தப்படுகிறது, சுழற்சி மாற்றம், அல்லது i. இந்த கருத்தை முதலில் மார்ட்டின் டேவிட் க்ருஸ்கல் மற்றும் விட்டலி ஷஃப்ரானோவ் ஆகியோர் உருவாக்கினர், அவர்கள் பிஞ்ச் விளைவு உலைகளில் உள்ள பிளாஸ்மா q 1 ஐ விட பெரியதாக இருந்தால் நிலையானதாக இருக்கும் என்பதைக் கவனித்தனர். மேக்ரோஸ்கோபிக் ரீதியாக, இது சாத்தியமான உறுதியற்ற தன்மையின் அலைநீளம் உலை விட நீளமானது என்பதைக் குறிக்கிறது. இந்த நிலை க்ருஸ்கல்-ஷாஃப்ரானோவ் வரம்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது. பின்னணி காந்த அடைப்பு இணைப்பின் முக்கிய கருத்து என்னவென்றால், பிளாஸ்மாவில் உள்ள அயனிகளும் எலக்ட்ரான்களும் காந்தக் கோடுகளைச் சுற்றி சுழலும். ஒரு பிளாஸ்மாவை கட்டுப்படுத்த ஒரு எளிய வழி ஒரு சோலனாய்டு பயன்படுத்துவதாகும், இது ஒரு சிலிண்டருடன் பொருத்தப்பட்ட வட்ட காந்தங்களின் தொடர், இது சிலிண்டரின் நீண்ட அச்சுக்கு கீழே இயங்கும் ஒரே மாதிரியான விசை கோடுகளை உருவாக்குகிறது. சிலிண்டரின் மையத்தில் உருவாக்கப்படும் ஒரு பிளாஸ்மா குழாயின் உட்புறத்தில் உள்ள கோடுகள் வழியாக ஓடுவதற்கு மட்டுப்படுத்தப்படும், அதை சுவர்களில் இருந்து விலக்கி வைக்கும். இருப்பினும், இது அச்சு வழியாகவும் சிலிண்டரின் முனைகளுக்கு வெளியேயும் செல்ல சுதந்திரமாக இருக்கும். சோலனாய்டை ஒரு வட்டத்திற்குள் வளைத்து, ஒரு டோரஸை (ஒரு மோதிரம் அல்லது டோனட்) உருவாக்குவதன் மூலம் முனைகளை மூடலாம். இந்த விஷயத்தில், துகள்கள் இன்னும் சிலிண்டரின் நடுவில் மட்டுப்படுத்தப்படும், மேலும் அவை அதனுடன் நகர்ந்தாலும் அவை ஒருபோதும் முனைகளிலிருந்து வெளியேறாது-அவை கருவியை முடிவில்லாமல் வட்டமிடும். இருப்பினும், ஃபெர்மி இந்த ஏற்பாட்டில் ஒரு சிக்கலைக் குறிப்பிட்டார்; அவற்றின் மையங்கள் வழியாக இழுக்கப்பட்ட டோராய்டல் அடைப்பு பகுதியுடன் தொடர்ச்சியான வட்ட காந்தங்களைக் கவனியுங்கள், காந்தங்கள் வளையத்தின் உட்புறத்தில் நெருக்கமாக இருக்கும், வலுவான புலத்துடன். அத்தகைய அமைப்பில் உள்ள துகள்கள் டோரஸ் முழுவதும் மேலே அல்லது கீழே நகரும். இந்த சிக்கலுக்கான தீர்வு முதல் சரியான கோணங்களில் இரண்டாம் நிலை காந்தப்புலத்தை சேர்ப்பதாகும். இரண்டு காந்தப்புலங்களும் கலந்து ஒரு முடிதிருத்தும் கம்பத்தில் உள்ள கோடுகளைப் போல சுழல் வடிவிலான ஒரு புதிய ஒருங்கிணைந்த புலத்தை உருவாக்கும். அத்தகைய புலக் கோட்டைச் சுற்றி வரும் ஒரு துகள் சில நேரங்களில் அடைப்பு பகுதியின் வெளிப்புறத்திற்கு அருகிலும், மற்ற நேரங்களில் உட்புறத்திற்கு அருகிலும் இருக்கும். புலத்துடன் ஒப்பிடும்போது ஒரு சோதனைத் துகள் எப்போதும் மேலே (அல்லது கீழே) நகரும் என்றாலும், புலம் சுழல்வதால், அந்த சறுக்கல், அடைப்பு அறையுடன் ஒப்பிடும்போது, சிலிண்டரில் அதன் இருப்பிடத்தைப் பொறுத்து மேலே அல்லது கீழே, உள்ளே அல்லது வெளியே இருக்கும். அணு உலையின் நீண்ட அச்சில் பல சுற்றுப்பாதைகளின் காலப்பகுதியில் சறுக்கலின் நிகர விளைவு கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜியம் வரை சேர்க்கிறது. சுழற்சி மாற்றம் சுழல் புலத்தின் விளைவு ஒரு துகள் பாதையை வளைப்பதாகும், எனவே இது கட்டுப்பாட்டு சிலிண்டரின் குறுக்குவெட்டைச் சுற்றி ஒரு வளையத்தை விவரிக்கிறது. டோராய்டின் நீண்ட அச்சைச் சுற்றி அதன் சுற்றுப்பாதையில் கொடுக்கப்பட்ட எந்த புள்ளியிலும், துகள் ஒரு கோணத்தில் நகரும், θ. எளிமையான வழக்கில், துகள் அணு உலையின் முக்கிய அச்சின் ஒரு சுற்றுப்பாதையை முடித்து அதன் அசல் இடத்திற்குத் திரும்பும்போது, புலங்கள் சிறிய அச்சின் ஒரு சுற்றுப்பாதையையும் முடிக்கச் செய்திருக்கும். இந்த வழக்கில் சுழற்சி மாற்றம் 1 ஆகும். மிகவும் பொதுவான வழக்கில், புலங்கள் இந்த வழியில் "வரிசைப்படுத்தப்படுவதில்லை", மேலும் துகள் சரியாக அதே இடத்திற்கு திரும்பாது. இந்த விஷயத்தில் சுழற்சி மாற்றம் இவ்வாறு கணக்கிடப்படுகிறதுஃ இங்கு R என்பது முக்கிய ஆரம், சிறிய ஆரம், பொலாய்டல் புலம் வலிமை மற்றும் டோராய்டல் புலம். புலங்கள் பொதுவாக உருளைக்குள் அவற்றின் இருப்பிடத்தைப் பொறுத்து மாறுபடுவதால், சிறிய ஆரத்தில் உள்ள இருப்பிடத்தைப் பொறுத்து மாறுபடும், மேலும் இது i (r) ஐ வெளிப்படுத்துகிறது. பாதுகாப்புக் காரணி முந்தைய இணைவு சாதனங்களில் பொதுவானதாக இருந்த ஒரு அச்சு சமச்சீர் அமைப்பைப் பொறுத்தவரை, பாதுகாப்புக் காரணியைப் பயன்படுத்துவது மிகவும் பொதுவானது, இது சுழற்சி மாற்றத்தின் தலைகீழ் ஆகும்ஃ பாதுகாப்புக் காரணி அடிப்படையில் ஒரு உலைகளில் உள்ள காந்தப்புலங்களின் "காற்றின்" அளவீடு ஆகும். கோடுகள் மூடப்படாவிட்டால், பாதுகாப்புக் காரணியை புலத்தின் சுருதி என்று வெளிப்படுத்தலாம்ஃ சிறிய அச்சில் புலங்கள் மாறுபடுவதால், q யும் மாறுபடுகிறது மற்றும் பெரும்பாலும் q (r) ஆக வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு வழக்கமான டோக்காமாக் மீது சிலிண்டரின் உட்புறத்தில் இது 1 இல் இணைகிறது, வெளிப்புறத்தில் இது 6 முதல் 8 க்கு அருகில் உள்ளது. க்ருஸ்கல்-ஷாஃப்ரானோவ் வரம்பு டோராய்டல் ஏற்பாடுகள் காந்த இணைவு ஆற்றல் உலை வடிவமைப்புகளின் முக்கிய வகுப்பாகும். இவை பல உள்ளார்ந்த நிலையற்ற தன்மைகளுக்கு உட்பட்டவை, இதனால் பிளாஸ்மா அடைக்கப்பட்ட பகுதியிலிருந்து வெளியேறி மில்லி விநாடிகளின் வரிசையில் உலை சுவர்களைத் தாக்குகிறது, இது ஆற்றல் உற்பத்திக்கு பயன்படுத்த முடியாத அளவுக்கு மிக வேகமாக உள்ளது. இவற்றில் கிங்க் உறுதியற்ற தன்மை உள்ளது, இது பிளாஸ்மா வடிவத்தில் சிறிய மாறுபாடுகளால் ஏற்படுகிறது. பிளாஸ்மா மையக் கோட்டிலிருந்து சற்று தொலைவில் இருக்கும் பகுதிகள் வெளிப்புறமாக ஒரு சக்தியை அனுபவிக்கும், இதனால் வளர்ந்து வரும் வீக்கம் இறுதியில் உலைச் சுவரை அடையும். இந்த நிலையற்ற தன்மைகள் சுழற்சி மாற்றத்தின் அடிப்படையில் இயற்கையான வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளன. இது கின்க்குகளின் சிறப்பியல்பு அலைநீளத்திற்கு வழிவகுக்கிறது, இது பிளாஸ்மாவில் முறுக்கப்பட்ட புலத்தை உருவாக்க கலக்கும் இரண்டு காந்தப்புலங்களின் விகிதத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அந்த அலைநீளம் அணு உலையின் நீண்ட ஆரத்தை விட நீளமாக இருந்தால், அவை உருவாக முடியாது. அதாவது, முக்கிய ஆரம் கொண்ட நீளம் பின்வருமாறு இருந்தால், பிளாஸ்மா இந்த முக்கிய வகை நிலையற்ற தன்மைக்கு நிலையானதாக இருக்கும். அடிப்படை கணித மறுசீரமைப்பு, இருபுறமும் இருந்து அகற்றுவது மற்றும் முக்கிய ஆரம் R ஐ சமத்துவத்தின் மறுபுறம் நகர்த்துவது பின்வருவனவற்றை உருவாக்குகிறதுஃ இது பிளாஸ்மாவில் உள்ள அனைத்து புள்ளிகளிலும் பாதுகாப்பு காரணி ஒன்றுக்கு மேல் இருக்கும் வரை, அது இயற்கையாகவே இந்த முக்கிய வகை நிலையற்ற தன்மைக்கு நிலையானதாக இருக்கும் என்ற எளிய கட்டைவிரல் விதியை உருவாக்குகிறது. இந்தக் கோட்பாடு சோவியத் ஆராய்ச்சியாளர்களை தங்கள் டோராய்டல் பிஞ்ச் இயந்திரங்களை குறைந்த மின்னோட்டத்துடன் இயக்க வழிவகுத்தது, இது 1960 களின் பிற்பகுதியில் அவர்களின் டி-3 இயந்திரத்தில் மிக அதிக செயல்திறனை வழங்கிய உறுதிப்படுத்தலுக்கு வழிவகுத்தது. மிகவும் நவீன இயந்திரங்களில், பிளாஸ்மா அறையின் வெளிப்புறப் பகுதியில் அழுத்தப்பட்டு, வட்டத்திற்கு பதிலாக டி போன்ற குறுக்கு வெட்டு வடிவத்தை உருவாக்குகிறது, இது குறைந்த பாதுகாப்புக் காரணியைக் கொண்ட பகுதியை குறைக்கிறது மற்றும் பிளாஸ்மா வழியாக அதிக நீரோட்டங்களை இயக்க அனுமதிக்கிறது. ட்ரயோன் வரம்பு குறிப்புகள் குறிப்புகள் ஜெஃப்ரி ஃப்ரீட்பெர்க், "பிளாஸ்மா இயற்பியல் மற்றும் ஃப்யூஷன் ஆற்றல்", கேம்பிரிட்ஜ் யுனிவர்சிட்டி பிரஸ், 2007 ஃப்யூஷன் பவர் பிளாஸ்மா அளவுருக்கள் ஆகியவற்றையும் பார்க்கவும்.