Силовые линии
В такой ловушке силовые линии магнитного поля перестают замыкаться сами на себя после обхода вокруг ловушки. Заряженные частицы плазмы теперь получают возможность, двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля, переходить из верхней части трубы в нижнюю и наоборот. Поэтому разделения зарядов не происходит и не возникает вертикальное электрическое поле, которое приводило к столь печальным последствиям в простой тороидальной ловушке. Такая ловушка должна удерживать заряженные частицы очень хорошо.
Для своей ловушки Спитцер придумал красивое и звучное название - стелларатор — звездный тор, имея в виду, что в этой ловушке должны происходить те же термоядерные реакции, которые идут в недрах звезд. Летом 1951 г. Спитцер предложил целую программу решения термондерной проблемы с помощью стеллараторов. Программа была принята и работа началась.
Программа состояла из четырех стадий и предполагала последовательное сооружение стеллараторов все большего размера. Каждая стадия была нацелена на выяснение определенного круга вопросов.
Стелларатор А — установка настольного размера с слабым магнитным полем имела целью проверить принципиальную возможность удержания в ловушке такого типа заряженных частиц, как, например, электронов.
Следующая модель — стелларатор В — установка с вакуумной камерой диаметром 5 см имела магнитное поле до 3 Тл и могла уже работать с плазмой.
Работа по стеллараторной программе
Следующий этап — стелларатор С — с вакуумной камерой диаметром 20 см и магнитным полем до 5 Тл был задуман как модель в 1/4 натуральной величины термоядерного реактора.
Наконец, стелларатор D представлял собой уже прототип реактора, в котором должна была производиться в заметных количествах термоядерная энергия.
Работа по стеллараторной программе проводилась достаточно энергично. Уже в 1952 г. стелларатор А был построен. Эксперименты па этой установке подтвердили правильность основной идеи — способность стелларатора удерживать заряясенные частицы. Более того, уже в этой установке начались опыты с плазмой. Плазма создавалась путем электрического пробоя газа. Оказалось, в соответствии с теоретическими ожиданиями, что пробой газа в ловушке, свернутой в виде цифры 8, происходит легче, чем в простом торе.
В 1954 г. был построен стелларатор В-1. Сильное магнитное поле сразу же породило множество специфических проблем. Могучие силы магнитного давления деформировали катушки магнитного поля и вакуумную камеру. Пришлось здорово повозиться с изобретением достаточно жестких креплений, которые могли бы выдержать эти силы. Затем начались опыты с плазмой. И сразу же возникла проблема примесей. По непонятным в то время причинам плазма очень мощно взаимодействовала со стенкой вакуумной камеры. И хотя в начале опыта камера наполнялась чистым водородом, после включения разряда в плазме оказывалось много кремния, кислорода и углерода.