Мегаамперный сферический токамак
51 ° 39'33 "N 1 ° 13'50" W / 51,65917 ° N 1,23056 ° W
| Мегаамперный сферический токамак | |
|---|---|
 Плазма в реакторе МАСТ | |
| Тип устройства | Сферический токамак |
| Расположение | Калхэм , Оксфордшир , Великобритания |
| Принадлежность | Калхэмский центр термоядерной энергетики |
| Технические характеристики | |
| Большой радиус | ~ 0,9 м (2 фута 11 дюймов) |
| Малый радиус | ~ 0,6 м (2 фута 0 дюймов) |
| Объем плазмы | 8 м 3 |
| Магнитное поле | 0,55 Т (5500 Г) |
| Мощность нагрева | 5 МВт |
| Плазменный ток | 1,3 МА |
| История | |
| Дата(ы) постройки | 1997 |
| Год(ы) работы | 1999–2013 |
| Предшественник | Малый токамак с малым удлинением (СТАРТ) |
| Преемник | Обновление МАСТ |
Мегаамперный сферический токамак ( MAST ) представлял собой эксперимент по ядерному синтезу , в ходе которого тестировался сферический токамак , термоядерный реактор , и был проведен по заказу EURATOM / UKAEA . Первоначальный эксперимент MAST проходил в Центре термоядерной энергетики Калхэма в Оксфордшире , Англия, с декабря 1999 года по сентябрь 2013 года. Эксперимент-преемник под названием MAST Upgrade начал работу в 2020 году. [1]
Дизайн
[ редактировать ]Сферический токамак по форме больше напоминает яблоко с сердцевиной, чем традиционную тороидальную конструкцию в форме пончика, используемую в таких экспериментах, как ИТЭР . Сферические токамаки более эффективно используют магнитное поле.
MAST включал в себя инжектор нейтрального луча для нагрева плазмы. Вместо традиционной прямой индукции для формирования плазмы использовался метод слияния сжатия. Слияние сжатия экономит поток центрального соленоида , который затем можно использовать для увеличения тока плазмы и/или поддержания требуемого тока с плоской вершиной.
Объем плазмы МАСТ составлял около 8 кубических метров. Он удерживал плазму с плотностью порядка 10 20 /м 3 .
Плазма MAST имела почти круглый внешний профиль. Расширения сверху и снизу представляют собой плазму, текущую к кольцевым диверторам , что является ключевой особенностью современных конструкций токамаков.
Эксперименты
[ редактировать ]МАСТ подтвердил повышенную эффективность работы сферических токамаков, продемонстрировав высокое значение бета (отношение давления плазмы к давлению удерживающего магнитного поля). MAST проводил эксперименты по контролю и смягчению нестабильностей на границе плазмы – так называемых Edge Localized Modes или ELM.
История
[ редактировать ]МАЧТА
[ редактировать ]MAST был разработан для подтверждения результатов более раннего эксперимента на токамаке с малым удлинением (START) (1990-1998 гг.) в более крупном и целенаправленном эксперименте.
Этап проектирования MAST занял 1995–1997 годы, строительство началось в 1997 году, а первая плазма была получена в 1999 году.
Первые результаты MAST демонстрируют, что режим H достигается с большей легкостью и меньшими затратами энергии, чем ожидалось, при значительном улучшении изоляции, что является фундаментальным моментом для любого сценария производства энергии. Наконец, были успешно протестированы различные сценарии уменьшения потока энергии в центральном соленоиде по сравнению с током плазмы, что представляет собой еще один фундаментальный момент для проектирования демосферического токамака. [2]
За время своего существования MAST произвел 30 471 плазму (импульсами до 0,5 секунды). В октябре 2013 года реактор был остановлен для модернизации до MAST Upgrade. [3]
Обновление МАСТ
[ редактировать ]MAST Upgrade — это эксперимент, преемник MAST, также проводимый в Центре Калхэма. Модернизация, стоимость которой составила 45 миллионов фунтов стерлингов, началась в 2013 году и, как ожидалось, значительно превысит мощность нагрева MAST, плазменный ток, магнитное поле и длину импульса.
Обновление MAST началось 29 октября 2020 года. [4]
Одной из наиболее примечательных особенностей MAST Upgrade является дивертор Super-X. Дивертор удаляет из плазмы избыточное тепло и примеси. Обычные конструкции дивертора в масштабе электростанции будут испытывать высокие тепловые нагрузки и их необходимо будет регулярно заменять. Ожидалось, что дивертор Super-X будет создавать тепловую нагрузку, которая будет примерно в десять раз ниже. [5] и поначалу считался успешным. [6]
Сферический токамак для производства энергии
[ редактировать ]Проектирование сферического токамака следующего поколения для производства энергии (STEP) началось в 2019 году при государственном финансировании в размере 220 миллионов фунтов стерлингов. Планируется начать работу в 2040-х годах. [7] Текущий план не включает установку по производству трития. [8]
См. также
[ редактировать ]- Национальный эксперимент со сферическим тором , версия для США — первая плазма, 1999 г.
- Список экспериментов по термоядерному синтезу
- ELM (режим локализации на границе)
- Зонд с шариковой ручкой
- Ленгмюровский зонд
- Резонансные магнитные возмущения
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «План исследований по обновлению MAST, ноябрь 2019 г.» (PDF) . Калхэмский центр термоядерной энергетики . Проверено 26 октября 2020 г.
- ^ Сайкс, А.; Акерс, Р.Дж.; Аппель, LC; Арендс, скорая помощь; Кэролан, П.Г.; Конвей, Нью-Джерси; Советник, ГФ; Каннингем, Г.; Днестровский А.; Днестровский Ю.Н.; Филд, Арканзас; Филдинг, SJ; Грязневич, народный депутат; Корсхольм, С.; Лэрд, Э. (октябрь 2001 г.). «Первые результаты МАСТ» . Ядерный синтез . 41 (10): 1423–1433. Бибкод : 2001NucFu..41.1423S . дои : 10.1088/0029-5515/41/10/310 . ISSN 0029-5515 . S2CID 250816599 .
- ^ «Новости: прощай, MAST – и здравствуй, MAST Upgrade» . Ccfe.ac.uk. Архивировано из оригинала 16 июня 2017 г. Проверено 11 декабря 2015 г.
- ^ Ринкон, Пол (29 октября 2020 г.). «Эксперимент по термоядерному синтезу ЕВРОАТОМ в Великобритании используется в поисках чистой энергии» . Новости BBC онлайн . Проверено 30 октября 2020 г.
- ^ «Эксперимент ЕВРОАТОМ может устранить проблему термоядерного синтеза» . Новости BBC онлайн . 26 мая 2021 г. Проверено 26 мая 2021 г.
- ^ «Модернизация мачты: британский эксперимент может устранить проблему термоядерного синтеза» . Новости Би-би-си . 25 мая 2021 г. Проверено 26 мая 2021 г.
- ^ "ШАГ" . Калхэмский центр термоядерной энергетики . Проверено 27 ноября 2020 г.
- ^ Клери, Дэниел (2 декабря 2020 г.). «Великобритания ищет место для первой в мире термоядерной электростанции» . Наука . дои : 10.1126/science.abf9768 . ISSN 0036-8075 . S2CID 230611562 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Главная страница МАСТ
- Фотографии MAST , заархивированные 16 марта 2012 г. на Wayback Machine.
- Первые результаты MAST. 2001 г. Итоги первых 6 месяцев
- План исследований по обновлению MAST, ноябрь 2019 г.
Термоядерная энергия , процессы и устройства |
|---|
