Ученые помогли протестировать инновационное устройство для повышения эффективности токамаков

«Мы продемонстрировали непрерывный рециркулирующий поток лития в токамаке в течение нескольких часов», — сказал Раджеш Майнги, руководитель отдела исследований физики границ и компонентов, обращенных к плазме в PPPL. «Мы также продемонстрировали, что текущая поверхность жидкого лития совместима с высоким удержанием плазмы и с уменьшенным рециркуляцией изотопа водорода дейтерия до такой степени, что ранее достигалась только с помощью покрытий из испаренного лития. Рециркулирующий литий обеспечивает свежую чистую поверхность, которую можно использовать для длительных плазменных разрядов."
Наряду с Майнги, в исследовательскую группу входил инженер Чарльз Джентиле, которая извлекла выгоду из ключевого лидерства и идей физика Леонида Захарова, ранее работавшего в PPPL.

Ученые из Института физики плазмы Китайской академии наук были частью команды, которая построила ограничитель для использования только небольшого количества лития и работы при низком давлении для обеспечения безопасности.
Устройство включает в себя электромагнитный насос, который перекачивает литий от распределителя к вершине наклонной направляющей пластины внутри токамака EAST.

Этот насос работает с магнитным полем внутри EAST, чтобы направлять литий к верхней части пластины во время плазменных разрядов. Затем литий стекает по передней поверхности пластины и служит основной точкой контакта между плазмой и обращенными к плазме компонентами сосуда EAST.
Эта система снижает образование примесей, которые обычно образуются, когда плазма достигает других компонентов сосуда. Более того, плазма допускает более высокие количества примесей лития по сравнению с примесями из других материалов, поскольку низкий атомный номер лития производит очень небольшое количество излучения плазмы, которое обычно охлаждает сердцевину плазмы.

Работа в качестве основной точки контакта с плазмой позволяет литию поглощать горячие ионы дейтерия, дрейфующие из центра плазмы, и не дает им ударить по внутренним стенкам токамака и остыть. Ограничение количества холодного дейтерия на краю плазмы уменьшает разницу температур между горячим центром плазмы и более холодным краем и снижает турбулентность. Однако в качестве побочного примечания было обнаружено, что контакт с ионами слегка повреждает тонкую поверхность фольги из нержавеющей стали ограничительного устройства, что побудило к работе над улучшенной конструкцией.
Исследователи усилили контроль над количеством лития, который течет по передней части направляющей пластины, изменяя количество электрического тока, подаваемого на электромагнитный насос.

Этот контроль был важен, потому что до эксперимента исследователи не знали, сколько лития требуется для оптимальной работы плазмы. Больше контроля над ограничителем означает больший контроль над характеристиками токамака, что является важной возможностью при попытке создать и поддерживать оптимальные условия для реакций термоядерного синтеза.
В целом, эксперимент подтвердил, что жидкий литий можно перемещать через электромагнитное насосное устройство, которое работает с магнитным полем токамака, поднимая и рециркулируя жидкий металл и улучшая характеристики токамака.

Следующим шагом в исследовании будет изменение поверхности ограничителя, чтобы уменьшить повреждения, вызванные контактом с ионами.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *