В исследованиях термоядерной энергии дивертор - это устройство внутри токамака или стелларатора, которое позволяет удалять отходы из плазмы в режиме онлайн, пока реактор все еще работает. Это позволяет контролировать накопление продуктов термоядерного синтеза в топливе и удаляет попавшие в него примеси в плазме с футеровки сосуда.
Дивертор был впервые представлен во время самых ранних исследований термоядерных энергетических систем в 1950-х годах. На раннем этапе было понято, что успешный синтез приведет к образованию более тяжелых ионов, которые останутся в топливе (так называемый «термоядерный пепел»). Эти примеси были ответственны за потерю тепла и вызывали другие эффекты, которые затрудняли поддержание реакции. Дивертор был предложен как решение этой проблемы. Работая по тому же принципу, что и масс-спектрометр , плазма проходит через область дивертора, где более тяжелые ионы выбрасываются из топливной массы под действием центробежной силы , сталкиваются с каким-то абсорбирующим материалом и выделяют свою энергию в виде тепла. [1] Первоначально считавшееся устройством, необходимым для действующих реакторов, некоторые ранние конструкции включали дивертор.
Когда в 1970-х годах начали появляться первые реакторы большой мощности, возникла серьезная практическая проблема. Как бы сильно она ни была ограничена, плазма продолжала вытекать из основной области удержания, ударяясь о стенки активной зоны реактора и вызывая множество проблем. Одной из основных проблем были распыление в реакторах с более высокой мощностью и частицами плотностью потока , [2] , которое вызвало ионы вакуумной камеры «ы стены металла течь в топливо и , чтобы охладить его.
В 80-е годы прошлого века реакторы стали обычным явлением включать в себя элемент, известный как ограничитель , который представляет собой небольшой кусок материала, выступающий на небольшое расстояние во внешний край основной области удержания плазмы. Ионы топлива, движущиеся наружу, ударяют ограничитель, тем самым защищая стенки камеры от этого повреждения. Однако проблемы с отложением материала в топливе остались; ограничитель просто изменил источник материала.
Это привело к повторному появлению дивертора как устройства для защиты самого реактора. В этих конструкциях магниты притягивают нижний край плазмы, чтобы создать небольшую область, где внешний край плазмы, «соскребающий слой» (SOL), ударяется о пластину, похожую на ограничитель. Дивертор улучшает ограничитель несколькими способами, в основном потому, что современные реакторы пытаются создавать плазму с D-образным поперечным сечением («удлинение» и «треугольность»), поэтому нижний край D является естественным местом для дивертора. В современных примерах пластины заменены металлическим литием , который лучше захватывает ионы и вызывает меньшее охлаждение при попадании в плазму. [3]
В ITER и последней конфигурации совместного европейского тора , самая низкая область торы выполнена в виде дивертора , [4] , а Alcator С-Mod был построен с диверторными каналами на оба сверху и снизу. [5]
Токамак с дивертором известен как токамак дивертора или токамак диверторной конфигурации . В этой конфигурации частицы выходят через магнитный «зазор» ( сепаратрису ), который позволяет размещать энергопоглощающую часть дивертора вне плазмы. Конфигурация дивертора также упрощает получение более стабильного H-режима работы. Материал, облицованный плазмой в диверторе, сталкивается с существенно разными напряжениями по сравнению с большей частью первой стенки .
Смотрите также
Рекомендации
- ^ "Типы материалов поглотителей РФ" . www.masttechnologies.com . Проверено 30 августа 2015 года .
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2014-01-10 . Проверено 10 января 2014 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )] Т.Н. Тодд и К.Г. Виндзор, Прогресс в исследованиях термоядерного синтеза с магнитным удержанием, Contemporary Physics, 1998, том 39, номер 4, страницы 255-282
- ^ "Ограничители и диверторы" архивация 10 января 2014, в Wayback Machine , EFDA
- ^ http://www.apam.columbia.edu/courses/apph4990y_ITER/Divertor%20Presentation%20-%20Stoafer.pdf, получено 11 сентября 2012 г.
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2012-06-17 . Проверено 11 сентября 2012 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка ) получено 11 сентября 2012 г.