science >> Wetenschap >  >> Fysica

Supergeleidende tokamaks staan ​​rechtop

Dwarsdoorsnede van de KSTAR-tokamak met geselecteerde hardwarecomponenten van het verticale regelsysteem:nieuwe magnetische fluxlussen (magenta cirkels) die worden gebruikt om de verticale positie van het plasma af te leiden en verticale magnetische veldspoelen (rode vierkanten) die de positie regelen. Een nieuw algoritme zorgde voor een stabiele plasmaontlading #18380 (magenta) die aanzienlijk groter was dan ontladingen zoals #18602 (zwart) die een eerder algoritme gebruikten en last hadden van verticale oscillaties. De dubbele vacuümvatwand (groen) en plasma-eerste wand (blauw) worden ook getoond. Krediet:Nick Eidietis, Algemene Atoomkunde

Een hardnekkig probleem heeft het grootste fusie-apparaat in Zuid-Korea achtervolgd. Het Korean Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR)-apparaat werkt sinds 2008 met succes. het regelen van de verticale positie van het ultrahete plasma is moeilijk gebleken. Stabiele controle van de verticale positie maakt nauwkeurige vormgeving en positionering van de plasmagrens mogelijk, essentieel voor de prestaties van een reactor. Nutsvoorzieningen, een team onder leiding van Princeton Plasma Physics Laboratory heeft het vermogen om de verticale positie te controleren sterk verbeterd. Het resultaat? Het nieuwe besturingsalgoritme stabiliseert de plasmapositie voor recordhoge plasma's in KSTAR die zelfs de KSTAR-ontwerpspecificaties overtreffen.

Het nieuwe schema zal het KSTAR-team in staat stellen plasmacondities te bestuderen die sterk lijken op die welke zullen worden gecreëerd in de ITER-tokamak, gebruikmakend van dezelfde configuratie van plasmadiagnostiek en supergeleidende magneetveldspoelen. De ITER-tokamak is een internationaal project dat in Frankrijk wordt geassembleerd. Het nieuwe schema zal het KSTAR-project in staat stellen een van zijn sleutelrollen in de internationale onderzoeksinspanningen op het gebied van kernfusie te realiseren:bijdragen aan technieken voor een succesvolle stationaire fysica-operatie van ITER. De nieuwe mogelijkheid ondersteunt ook de hoofdmissie van het KSTAR-project. Die missie is om de wetenschappelijke en technologische basis te leggen voor een aantrekkelijke fusiereactor als toekomstige energiebron.

De vorm van de plasmagrens in fusie-energie-experimenten, zoals KSTAR en ITER, moeten zorgvuldig worden gecontroleerd om de plasmatemperaturen en -dichtheden te bereiken die nodig zijn om toegang te krijgen tot fusieverbranding en deze in stand te houden. Naarmate plasmavormen groter worden, of meer "langwerpig, "grotere plasmastromen kunnen worden volgehouden, wat leidt tot een verhoogd fusievermogen, maar de eisen voor een stabiele controle van de verticale positie worden strenger. Vergeleken met conventionele tokamaks die magnetische veldspoelen gebruiken die gemaakt zijn van koper en zich dicht bij het plasmaoppervlak bevinden, de magnetische veldspoelen in supergeleidende tokamaks zijn kleiner in aantal en bevinden zich verder weg om spoelkoeling en stralingsafschermingssystemen te huisvesten. Deze spoelconfiguratie heeft de neiging om plasmaregellussen te koppelen die grotendeels ontkoppeld zijn in conventionele tokamaks. Het nieuwe digitale regelalgoritme dat is ontwikkeld in het KSTAR-plasmaregelsysteem integreert meerdere regelschema's om de verticale positieregeling effectief te ontkoppelen van andere regellussen die worden gebruikt om de plasmastroom te handhaven, plasmavorm, en radiale positie.