Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
НАЧАЛО
Токамак с малым плотным соотношением сторон
Тип устройстваСферический токамак
Место расположенияВеликобритания
ПринадлежностьКалемский центр термоядерной энергии
История
Год (ы) эксплуатации1990–1998
ПреемникМегаамперный сферический токамак (МАСТ)

Малый Плотно Формат токамак , или СНВ был слитый ядерный эксперимент , который используется магнитное удержание , чтобы держать плазмы . START был первой полноразмерной машиной, в которой использовалась сферическая конструкция токамака , которая была направлена ​​на значительное уменьшение соотношения сторон традиционного дизайна токамака .

Эксперимент начался в Научном центре Калхэма в Соединенном Королевстве в 1990 году и был прекращен в 1998 году. Он был построен по недорогой конструкции, в основном с использованием деталей, уже имеющихся у команды START. Эксперимент START произвел революцию в токамаке, изменив прежнюю тороидальную форму на более плотную, почти сферическую форму пончика . Новая форма увеличила эффективность за счет снижения стоимости по сравнению с традиционной конструкцией, в то время как поле, необходимое для поддержания стабильной плазмы, было в 10 раз меньше.

Строительство [ править ]

Основные компоненты, входящие в состав СТАРТА, включали опорную конструкцию, импульсный трансформатор, вакуумный бак, катушки тороидального и полоидального поля и ограничитель. Опорная конструкция размещала и поддерживала вакуумный резервуар, который также имел тот же сферический центр, что и большой импульсный трансформатор. Основная роль импульсного трансформатора заключалась в обеспечении тока для катушек тороидального поля, который подавался через пятнадцать железных сердечников, намотанных по спирали из железной полосы 0,03 миллиметра. Катушка тороидального поля представляла собой центральный медный проводник на оси вакуумного резервуара и прикреплялась к вакуумному резервуару через медные стержни, покрытые изолированными зажимами. START имел шесть катушек полоидального поля внутри вакуумного резервуара и был заключен в 3-миллиметровые корпуса из нержавеющей стали.Полоидальные катушки поддерживались основанием резервуара, и каждая могла быть отрегулирована по мере необходимости. Вакуумный резервуар был основным сосудом, где проводились эксперименты; он имел цилиндрическую форму и был разделен на три секции. В баке было множество портов для установки насосов и диагностики. Графитовый ограничитель был расположен вокруг центральной трубки из нержавеющей стали, и это обеспечило простой способ измерения самого внутреннего края плазмы во время экспериментов.Графитовый ограничитель был расположен вокруг центральной трубки из нержавеющей стали, и это обеспечило простой способ измерения самого внутреннего края плазмы во время экспериментов.Графитовый ограничитель был расположен вокруг центральной трубки из нержавеющей стали, и это обеспечило простой способ измерения самого внутреннего края плазмы во время экспериментов.[1]

Операция [ править ]

Чтобы успешно провести тепловые эксперименты в сферическом токамаке, физики выполнили инжекцию нейтрального пучка. Это включало введение водорода в водородную или дейтериевую плазму, обеспечивая эффективный нагрев как ионов, так и электронов. Хотя атомы были введены без суммарного электростатического заряда, когда луч проходил через плазму, атомы были ионизированы, поскольку они отражались от ионов, уже находящихся в плазме. Следовательно, поскольку магнитное поле внутри тора было круговым, эти быстрые ионы удерживались в фоновой плазме. Фоновая плазма замедляет удерживаемые быстрые ионы подобно тому, как сопротивление воздуха замедляет бейсбольный мяч. Передача энергии от быстрых ионов плазме увеличивала общую температуру плазмы. Форсунка нейтрального луча, используемая в START, была взята во временное пользование уНациональная лаборатория Окриджа . [2]

Магнитогидродинамический предел (МГД) был рабочим пределом токамаков, и СТАРТ не стал исключением. Команда СТАРТ проверила МГД, используя сорок шесть комплектов катушек Мирнова на разной высоте в центральной колонне СТАРТА. Плазма, образованная сжатием в START, ограничивала колебания МГД. [3]

До октября 1995 года у СНВ не было быстрого прекращения действия. В октябре 1995 года были установлены диверторные катушки, и изображения показали, что плазма будет взаимодействовать с катушками до того, как произойдет сбой. Эти подозрения еще больше усилились, когда катушки дивертора были перемещены ближе к плазме в декабре 1996 года, что привело к более высокой частоте сбоев. [3]

Также измерялись характеристики плазмы в СТАРТ. Типичная плазма в СТАРТ имеет аспектное отношение A = 1,3, удлинение k = 1,8 и температуру 400 эВ. [2] [4]

Ряд экспериментов достиг 32-процентной бета-версии с START, тогда как предыдущий мировой рекорд для бета-тестирования в токамаке составлял 12,6 процента. Факторы, которые способствовали значительно более высокому бета-числу, включают лучшие условия вакуума, более мощную инжекцию нейтрального пучка , более низкое тороидальное поле, более высокое давление плазмы и более низкое магнитное давление . [4] В 1998 г. был достигнут неомический бета-коэффициент 40%. [5] : 29

Наследие [ править ]

В марте 1998 года эксперимент START завершился и с тех пор был разобран и передан в исследовательскую лабораторию ENEA во Фраскати , Италия , где он лег в основу Proto-Sphera . Команда START начала эксперимент на сферическом токамаке с мегамперами, или MAST, в 1999 году, который работал в Culham Science Center, Великобритания, до 2013 года.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Смит, RTC и др. «Дизайн эксперимента СТАРТ». Труды - Симпозиум по термоядерной инженерии 2 (1989): 866-68. Интернет. 2 ноября 2014 г.
  2. ^ a b Сайкс, Алан и Р. Дж. Ла Хэй. «Высокая бета, полученная путем ввода нейтрального луча в START (токамак с малым узким соотношением сторон).» Physics Of Plasmas 4.5 (1997): 1665. Academic Search Premier. Интернет. 30 октября 2014 г.
  3. ^ а б Хендер, Т.С., и др. «Магнитогидродинамические пределы в сферических токамаках». Physics Of Plasmas 6.5 (1999): 1958. Academic Search Premier. Интернет. 31 октября 2014 г.
  4. ^ a b Гейтс, Д.А., и Р. Акерс. «Высокоэффективные разряды в токамаке с малым плотным соотношением сторон (СТАРТ)». Physics Of Plasmas 5.5 (1998): 1775. Academic Search Premier. Интернет. 30 октября 2014 г.
  5. ^ Алан Сайкс. «Развитие сферического токамака» (PDF) . ICPP, Фукуока сентября 2008 . Архивировано из оригинального (PDF) 22 июля 2011 года.

Внешние ссылки [ править ]

  • МАЧТА (НАЧАТЬ продолжение эксперимента)