Спирально-симметричный эксперимент

Эта статья требует внимания специалиста по физике . Пожалуйста , добавьте причину в или разговоре параметр для этого шаблона , чтобы объяснить проблему с статьей. WikiProject Physics может помочь нанять эксперта. ( Март 2008 г. )

HSX

Спирально-симметричный эксперимент
Тип устройства	Стелларатор
Место расположения	Мэдисон , Висконсин , США
Принадлежность	Университет Висконсина-Мэдисона
Технические характеристики
Большой радиус	1,2 м (3 фута 11 дюймов)
Малый радиус	0,15 м (5,9 дюйма)
Объем плазмы	0,44  м 3
Магнитное поле	1,25 т (12500 г)
Мощность нагрева	100  кВт (ECH)
Продолжительность разряда	0,2  с (импульс)
Плазменный ток	13,4  кА
Температура плазмы	2000–2500  эВ (электронная температура)
История
Год (ы) эксплуатации	1999 – настоящее время
Ссылки
Прочие ссылки	Параметры устройства HSX

Эксперимент Спирально Симметричный ( HSX , стилизованный под спирально Симметричное ЭКСПЕРИМЕНТ ), является экспериментальной плазмы удержания устройства в Университете штата Висконсин-Мэдисон , с принципами дизайна, которые предназначены для включения в термоядерного реактора . HSX - это стелларатор с модульной катушкой, представляющий собой сосуд высокого давления в форме тороида с внешними электромагнитами, которые генерируют магнитное поле для удержания плазмы. Он начал работу в 1999 году. ^[1]

Фон [ править ]

Стелларатор является магнитным удержанием слитого устройства , которое генерирует все необходимые магнитные поля для удержания плазмы высокой температуры от внешних магнитных катушек. Напротив, в токамаках и пинчах с обращенным полем магнитное поле создается взаимодействием внешних магнитов и электрического тока, протекающего через плазму. Отсутствие этого большого внешнего плазменного тока делает стеллараторы подходящими для стационарных термоядерных электростанций.

Однако из - за не- осесимметричной природе полей, старые стеллараторы имеют комбинацию тороидальной спиральную и модуляция силовых линий магнитного поля, что приводит к высокой транспортировке плазмы из объема удержания на слитых релевантных условиях, решаемой в Вендельштайн 7-X, который имеет лучшее удержание частиц, чем ожидалось в ITER, и обеспечивает продолжительность плазмы 30 минут. Этот большой транспорт в старых стеллараторах может ограничивать их работу в качестве термоядерных реакторов .

Эту проблему можно в значительной степени уменьшить за счет настройки геометрии магнитного поля. Резкое улучшение возможностей компьютерного моделирования за последние два десятилетия помогло «оптимизировать» магнитную геометрию для уменьшения этого переноса, что привело к появлению нового класса стеллараторов, названных «квазисимметричными стеллараторами». Смоделированные на компьютере странно выглядящие электромагниты будут непосредственно создавать необходимую конфигурацию магнитного поля. Эти устройства сочетают в себе хорошие удерживающие свойства токамаков и стационарный характер обычных стеллараторов. Спирально-симметричный эксперимент (HSX) в Университете Висконсин-Мэдисон - такой квазивирально-симметричный стелларатор ( спиральная ось симметрии ).

Устройство [ редактировать ]

Магнитное поле в HSX создается набором из 48 скрученных катушек, расположенных в четырех периодах поля. HSX обычно работает при магнитном поле 1 тесла в центре плазменного столба. Набор вспомогательных катушек используется для преднамеренного нарушения симметрии для имитации обычных свойств стелларатора для сравнения.

Вакуумный сосуд HSX изготовлен из нержавеющей стали и имеет спиральную форму, соответствующую магнитной геометрии.

Образование и нагрев плазмы достигается с помощью нагрева с электронным циклотронным резонансом (ЭЦРН) мощностью 28 ГГц и мощностью 100 кВт . Второй гиротрон мощностью 100 кВт был недавно установлен на HSX для проведения исследований модуляции тепловых импульсов. ^[2]

Операции [ править ]

Плазма с температурой до 3 килоэлектронвольт и плотностью около 8 × 10 ¹² / см обычно формируется для различных экспериментов. ^{[ необходима цитата ]}

Подсистемы, диагностика [ править ]

HSX имеет большой набор диагностических средств для измерения свойств плазмы и магнитных полей. Ниже приводится список основных средств диагностики и подсистем.

Цели и основные достижения [ править ]

HSX внес и продолжает вносить фундаментальный вклад в физику квазисимметричных стеллараторов, которые демонстрируют значительное улучшение по сравнению с традиционной концепцией стеллараторов. ^{[ необходима цитата ]} К ним относятся:

• Измерение больших ионных потоков в направлении квазисимметрии
• Уменьшение демпфирования потока в направлении квазисимметрии
• Уменьшение отклонения проходящей частицы от поверхности потока
• Уменьшение орбит с прямыми потерями
• Уменьшенный неоклассический транспорт
• Снижение равновесных параллельных токов из-за высокого эффективного преобразования

Текущие эксперименты [ править ]

Большое количество экспериментальных и вычислительных исследований проводится в HSX студентами, сотрудниками и преподавателями. Некоторые из них работают в сотрудничестве с другими университетами и национальными лабораториями как в США, так и за рубежом. Основные исследовательские проекты в настоящее время перечислены ниже:

• Влияние квазисимметрии на потоки плазмы
• Транспорт примесей
• Радиочастотный обогрев
• Заправка сверхзвуковой плазмой и нейтральное население
• Эксперименты по распространению тепловых импульсов для изучения переноса тепла
• Взаимодействие турбулентности и потоков в HSX и эффекты квазисимметрии на определение радиального электрического поля
• Равновесная реконструкция профилей плотности, давления и тока плазмы.
• Влияние вязкости и симметрии на определение течений и радиального электрического поля
• Диверторные потоки, краевые потоки частиц
• Влияние радиального электрического поля на загрузочный ток
• Влияние квазисимметрии на удержание быстрых ионов

Ссылки [ править ]

Дополнительные ресурсы [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Официальный веб-сайт
• Экспериментальные проверки квазисимметрии в HSX. Talmadge Slide 4 в сравнении с токамаком