Een team van wetenschappers van het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) heeft een DOE Office of Science-prijs gewonnen voor de ontwikkeling van nieuwe röntgendiagnostiek voor WEST - de Tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak - in Cadarache, Frankrijk. De driejarige De prijs van $ 1 miljoen ondersteunt de bouw van twee nieuwe apparaten bij PPPL, plus samenwerking met Franse wetenschappers en inzet van een postdoctoraal onderzoeker om de geïnstalleerde apparaten bij CAE Laboratories te testen, het huis van de WEST-faciliteit.

"We zijn enorm trots dat ons voorstel is gekozen gezien de sterke concurrentie van onze gemeenschap, "Zei PPPL-natuurkundige Luis F. Delgado-Aparicio. "Door innovatieve röntgendiagnostiek te ontwikkelen, kunnen we de technologie vooruithelpen en krijgen we een geweldige kans om deel uit te maken van een ongelooflijk team van Franse wetenschappers en ingenieurs bij WEST." het team omvat PPPL-divisiehoofd Brentley Stratton en hoofdonderzoeksfysicus Ken Hill.

WEST is een upgrade van Tore Supra, een grote faciliteit met naar plasma gerichte componenten die koolstof gebruiken, zoals die in de National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U) bij PPPL. Onderzoekers van WEST hebben de koolstofcomponenten vervangen door die van wolfraam, een materiaal dat bestand is tegen de superhete temperaturen van fusieplasma's zonder gas uit het plasma te absorberen; het gas kan vrijkomen en de plasmaprestaties verminderen.

Een diagnostische, genaamd de "Multi-Energy Hard X-ray (ME-HXR) Camera, " zal röntgenstraling meten over een breed energiebereik van het plasma dat fusiereacties voedt.

Het meten van de zachte, of relatief energiezuinig, Met röntgenstraling kunnen wetenschappers de temperatuur en elektrische lading van het plasma bepalen. Het zal hen ook in staat stellen om precies te achterhalen hoe dicht en waar zware elementen die de fusiereacties zouden kunnen vertragen, in het plasma worden verspreid. Dergelijke informatie kan nuttig zijn voor een verscheidenheid aan experimenten.

De camera meet ook de harde, of hoge energie, röntgenstraling, die voortkomen uit de botsingen van achtergrondionen met hoogenergetische elektronen die worden versneld door een radiofrequentiesysteem (RF) dat bekend staat als de Lower Hybrid Current Drive (LHCD). Deze elektronen dragen de stroom in het WEST-plasma. Het spectrum van de harde, niet-thermische emissies zullen informatie verschaffen over waar deze snelle elektronen RF-energie absorberen.

De camera zal ook de röntgenstraling van de wolfraammetalen tegels onderzoeken die de binnenkant van de tokamak zullen bedekken. Die informatie zal onthullen of de extreme hitte van de machine wolfraamatomen van de tegels heeft losgemaakt en in het plasma heeft voortgestuwd. De aanwezigheid van wolfraamatomen in het plasma zou erop kunnen wijzen dat de wolfraamcomponenten beginnen te smelten; het bewaken van het wolfraamgehalte is daarom cruciaal om schade aan de machine te voorkomen.

De andere diagnostische bekend als de "Compact X-ray Imaging Crystal Spectrometer (cXICS), " is een variatie op een apparaat dat Hill en senior natuurkundige Manfred Bitter hebben uitgevonden voor PPPL's ​​National Spherical Torus Experiment (NSTX) en de Alcator C-Mod tokamak bij het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Het cXICS-apparaat zal een lage resolutie creëren , tweedimensionaal dwarsdoorsnedebeeld van het plasma met de algemene locatie van onzuiverheden, inclusief argon, molybdeen, xenon, en wolfraam.

"Dit zijn twee verschillende, maar complementaire instrumenten, Delgado-Aparicio zei. "Ze zullen essentiële informatie verschaffen over de plasma's in WEST - die toekomstige fusie-apparaten kunnen informeren."

Het geplande ontwerp en de levering van de twee nieuwe instrumenten "bouwt voort op langdurige expertise op het gebied van röntgendiagnostiek bij PPPL, "Zei Stratton. "Dit laboratorium staat heel gunstig bekend om zijn röntgendiagnostisch onderzoek, en dat willen we voortzetten."