| Литиевый токамак Эксперимент | |
|---|---|
.jpg/440px-U.S._Department_of_Energy_-_Science_-_114_001_004_(29677232615).jpg) Плазменный сосуд LTX | |
| Тип устройства | Токамак |
| Место расположения | Принстон , Нью-Джерси , США |
| Принадлежность | Принстонская лаборатория физики плазмы |
| История | |
| Дата (даты) строительства | 2000 (как CDX-U) |
| Год (ы) эксплуатации | 2008 – настоящее время |
| Предшествует | Текущее экспериментальное обновление привода (CDX-U) |
| Ссылки | |
| Интернет сайт | Эксперимент на литиевом токамаке (LTX) |
Эксперимент Литий токамак (LTX), и его предшественник, ток привод Эксперимент-Реконструкция (CDX-U) представляют собой устройство , предназначенное для исследования жидкого лития в качестве плазменной обращенной компоненты (PFC) в Princeton лаборатории физики Plasma .
Преимущества лития как PFC [ править ]
Одной из текущих исследовательских задач по развитию коммерческой термоядерной энергии является выбор материала для обращенных к плазме частей корпуса реактора, также известных как первая стенка. Большинство реакторов работают при эквивалентном высоком вакууме и, следовательно, требуют высокопрочных материалов, чтобы противостоять внутреннему давлению магнитов на пустую внутреннюю часть. Типичные материалы - это те, которые используются в других химических и атомных процессах, например, различные стальные сплавы.
К сожалению, эти же материалы имеют ряд недостатков при использовании в термоядерных реакторах. Одна из основных проблем заключается в том, что когда ускользнувшее термоядерное топливо попадает в материал, оно охлаждается, возвращаясь в массу топлива при более низкой температуре и охлаждая топливо в целом. Это известно как «переработка». Во-вторых, эти реакции могут также отщеплять атомы металлов, и из-за их высокой атомной массы или «высокого Z» при нагревании они испускают большое количество рентгеновских лучей, которые также охлаждают плазменное топливо.
Одна из привлекательных особенностей жидкого литиевого ПФУ заключается в том, что он практически исключает переработку. Это связано с тем, что литий обладает высокой химической реакционной способностью с атомарным водородом , который затем сохраняется в PFC. Кроме того, у лития низкий атомный номер Z. Это дает минимально возможные потери энергии из-за излучения материала PFC, которое может оказаться в плазме, поскольку излучение сильно увеличивается с увеличением Z. Наконец, текущий жидкий литий также потенциально может справиться с ожидается высокая плотность мощности на стенках реактора.
Производительность токамака [ править ]
Все основные токамаки достигли максимальной производительности при минимальных условиях утилизации. Теория предсказывает, что если удастся создать полностью неперерабатывающую стенку, основная природа магнитного удержания изменится. [ необходима цитата ] Профили температуры и плотности, а также распределения плазменного тока потенциально могут устранить опасные нестабильности плазмы. Кроме того, механизмы переноса, вызывающие потерю энергии и частиц, будут уменьшены, и в результате может появиться плазма с более высоким удержанием энергии. [ необходима цитата ]
CDX-U [ править ]
.jpg/440px-U.S._Department_of_Energy_-_Science_-_413_002_003_(9952381694).jpg)
.jpg){kind=link}
.jpg){kind=link}
Работал на PPPL с 2000 по 2005 год. [1]
В качестве первого испытания PFC с жидким литием большой площади, CDX-U имел тороидальный лоток на дне вакуумной камеры для содержания лития. Даже при таком частичном отсутствии рециклинга PFC были получены значительные улучшения в плазменных характеристиках. Примеси были уменьшены, и в 2005 году наблюдалось резкое улучшение (x6) удержания энергии. [1]
Преобразование CDX-U в LTX [ править ]
Чтобы добиться полного отсутствия рециклинга PFC, вакуумный сосуд CDX-U был разобран для установки внутри него подогреваемой внутренней оболочки. Это был важный шаг на пути преобразования CDX-U в LTX.
LTX выпустил свою первую плазму в 2008 году, а первый запуск с литиевым покрытием стенок - в 2010 году [1].
Строительство [ править ]
Оболочка была изготовлена из медных листов диаметром 3/8 дюйма, к которым прикреплен вкладыш из нержавеющей стали . Поверхность внутренней оболочки LTX, обращенная к плазме из нержавеющей стали, будет покрыта литием между выстрелами с использованием электронно-лучевого испарителя . Если поддерживать температуру корпуса выше точки плавления лития, 90% площади LTX PFC (~ 5 м2) будет состоять из неперерабатываемого жидкого лития.
LTX-β [ править ]
С 2016 по 2019 год LTX был обновлен до LTX-β. [2] Модернизация увеличила магнитное поле примерно на две трети и добавила 500 кВт обогрева инжектора нейтрального луча . [2] Первые результаты модернизированного объекта были опубликованы в августе 2020 года. [3]
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Факты об эксперименте с литиевым токамаком (LTX)
- ^ a b Установлена машина, чтобы посмотреть, может ли литий помочь осуществить термоядерный синтез на Земле Май 2019 г.
- ^ Первые результаты модернизированного устройства подчеркивают ценность лития для производства термоядерного синтеза, август 2020 г.
