Токамак изменяемой конфигурации

ТКВ
Токамак изменяемой конфигурации
	ТКВ и 2002 г.
Тип устройства	Токамак
Расположение	Лозанна , Швейцария
Принадлежность	EPFL Швейцарский плазменный центр
Технические характеристики
Большой радиус	0,88 м (2 фута 11 дюймов)
Малый радиус	0,25 м (9,8 дюйма)
Магнитное поле	1,43 Т (14 300 Гс)
Мощность нагрева	4,5 МВт
Продолжительность разряда	2 с
Плазменный ток	1,2 МА
История
Год(ы) работы	1992 – настоящее время
Предшественник	TCA (ныне TCABR)

Токамак с переменной конфигурацией ( TCV , буквально «токамак с переменной конфигурацией») — экспериментальный токамак , расположенный в Федеральной политехнической школы Лозанны Швейцарском центре плазмы (SPC) (EPFL) в Лозанне , Швейцария . Являясь крупнейшей экспериментальной установкой Швейцарского плазменного центра, ^{[ 1 ]} Токамак TCV исследует физику термоядерного синтеза с магнитным удержанием . Он отличается от других токамаков своей специализированной способностью формирования плазмы , которая может создавать плазму различных форм без необходимости модификаций оборудования.

Исследования, проведенные на TCV, способствуют пониманию физики ИТЭР и будущих термоядерных электростанций, таких как DEMO . В настоящее время он является частью EUROfusion по созданию токамаков среднего размера (MST). программы ^{[ 2 ]} наряду с обновлением ASDEX , обновлением MAST и WEST .

Токамак TCV произвел свою первую плазму в ноябре 1992 года, а полная эксплуатация токамака началась в июне 1993 года. ^{[ 3 ]}

Характеристики

Формирование плазмы

TCV имеет сильно удлиненный прямоугольный вакуумный сосуд и 16 катушек с независимым питанием, которые облегчают разработку новых конфигураций плазмы. Ярким примером является открытие в конце 1990-х годов значительно улучшенного удержания с формой отрицательного треугольника. ^{[ 4 ]} Новые конфигурации дивертора, такие как дивертор «снежинка», также были реализованы и исследованы на TCV.

Система ECRH-ECCD

Вспомогательный нагрев обеспечивается системой электронного циклотронного резонансного нагрева (ECRH). Мощность EC в режиме X, подаваемая гиротронами X2 (вторая гармоника) и X3 (третья гармоника), может подаваться сбоку или сверху. Система также может поддерживать ток неиндуктивной плазмы посредством электронного циклотронного тока (ECCD). TCV — первая машина в мире, которая в 2000 году сообщила о плазме с полным током в ECCD. ^{[ 5 ]}

Система инжекции нейтрального луча

Система инжекции нейтрального луча (NBI) используется на TCV с 2015 года для прямого вспомогательного нагрева ионов, что облегчает доступ к плазменным режимам с высоким давлением плазмы, более широким диапазоном температурных соотношений и значительной популяцией быстрых ионов. ^{[ 6 ]} В настоящее время TCV имеет два нейтральных луча обогрева и диагностический нейтральный луч. Первый нагревательный инжектор нейтрального луча может обеспечить мощность нагрева до 1,3 МВт.

Съемные нейтральные перегородки

Исторически TCV имел «открытый» дивертор с ограниченным разделением между областью дивертора и основной плазмой. В 2019 году TCV начал работать со съемными нейтральными перегородками, чтобы максимизировать сжатие нейтрали дивертора за счет ограничения транзита рециклируемых нейтралов от стенки к удерживаемой плазме. ^{[ 7 ]} Доступны перегородки различной длины, что позволяет экспериментально исследовать регулируемое закрытие дивертора.

Основные исследования и открытия

Отрицательная треугольность

Впервые на TCV было продемонстрировано, что отрицательная треугольность, при которой поперечное сечение плазмы имеет форму обратной D-образной формы, направленную к центру, может привести к значительному улучшению удержания. Это особенно привлекательно, потому что режимов с локализацией на границе (ELM) можно избежать как неотъемлемого режима, свободного от ELM, при этом сохраняется ядро с высокой степенью ограничения. Это побудило токамак DIII-D в Сан-Диего установить дополнительную броню из графитовых плиток для проведения специальной экспериментальной кампании в начале 2023 года.

Усовершенствованные диверторы

Основные исследования

Исследования в условиях изоляции
- удержание в зависимости от формы плазмы (треугольная, квадратная или вытянутая)
- Улучшение удержания активной зоны
Исследования вертикально вытянутой плазмы
Исследования с помощью ECRH и ECCD ( электронно-циклотронный резонансный нагрев и возбуждение электронного циклотронного тока ) ^{[ 8 ]}

История

1976: Первое предложение удлиненного токамака от «Новой швейцарской ассоциации».
1985: Второе предложение с более удлиненным токамаком.
1986: Принятие предложения TCV (Токамак с переменной конфигурацией)
1992: Первый плазменный разряд
1997: Мировой рекорд удлинения плазмы (см. Формирование плазмы ).
к августу 2015 года он был остановлен / модернизирован на 19 месяцев для установки первого инжектора нейтрального луча . ^{[ 9 ]}

Ссылки

^ «Швейцарский плазменный центр (SPC) | ETH-Board» . www.ethrat.ch . Архивировано из оригинала 03 декабря 2020 г. Проверено 8 декабря 2020 г.
^ «Средние токамаки» . ЕВРОФьюжн . Проверено 19 августа 2023 г.
^ Хофманн, Ф; Листер, Дж. Б.; Антон, В; Барри, С; Бен, Р; Бернель, С; Бессон, Г; Бюльманн, Ф; Чаван, Р; Корбоз, М; Датч, МЮ; Дюваль, BP; Фазель, Д; Фавр, А; Франке, С. (1 декабря 1994 г.). «Создание и управление плазмой переменной формы в ТКВ» . Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез . 36 (12Б): Б277–Б287. дои : 10.1088/0741-3335/36/12B/023 . ISSN 0741-3335 . S2CID 250759524 .
^ Почелон, А; Гудман, Т.П.; Хендерсон, М; Ангиони, К; Бен, Р; Кода, С; Хофманн, Ф; Хогге, Ж.-П; Кирнева, Н; Мартынов А.А.; Море, Ж.-М; Петршик, З.А.; Порчелли, Ф; Реймердес, Х; Роммерс, Дж. (ноябрь 1999 г.). «Удержание энергии и МГД-активность в формованной плазме TCV с локализованным электронным циклотронным нагревом» . Ядерный синтез . 39 (11 лет): 1807–1818. Бибкод : 1999NucFu..39.1807P . дои : 10.1088/0029-5515/39/11Y/321 . ISSN 0029-5515 . S2CID 250775203 .
^ Заутер, О.; Хендерсон, Массачусетс; Хофманн, Ф.; Гудман, Т.; Альберти, С.; Ангиони, К.; Апперт, К.; Бен, Р.; Бланшар, П.; Боссхард, П.; Чаван, Р.; Кода, С.; Дюваль, BP; Фазель, Д.; Фавр, А. (10 апреля 2000 г.). «Установившийся полностью неиндуктивный ток, возбуждаемый электронными циклотронными волнами в магнитно-удерживаемой плазме» . Письма о физических отзывах . 84 (15): 3322–3325. Бибкод : 2000PhRvL..84.3322S . doi : 10.1103/PhysRevLett.84.3322 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 11019080 .
^ Карпушов Александр Н.; Баньято, Филиппо; Бакеро-Руис, Марсело; Кода, Стефано; Коландреа, Клаудия; Долизи, Фредерик; Дубрей, Джереми; Дюваль, Бэзил П.; Фазель, Дэмиен; Фазоли, Амброджо; Жакье, Реми; Лаванши, Пьер; Марлетаз, Блез; Мартин, Ив; Мартинелли, Лоренцо (февраль 2023 г.). «Модернизация системы нагрева нейтрального пучка на токамаке TCV – второй нейтральный пучок высокой энергии» . Термоядерная инженерия и дизайн . 187 : 113384. doi : 10.1016/j.fusengdes.2022.113384 .
^ Реймердес, Х.; Дюваль, BP; Элайан, Х.; Фасоли, А.; Февраль, О.; Тайлер, К.; Баньято, Ф.; Бакеро-Руис, М.; Бланшар, П.; Брида, Д.; Кориандр, К.; Де Оливейра, Х.; Галасси, Д.; Горно, С.; Хендерсон, С. (01 февраля 2021 г.). «Первоначальная работа TCV с дивертором с перегородкой » Ядерный синтез . 61 (2): 024002. Бибкод : 2021NucFu..61b4002R . дои : 10.1088/1741-4326/abd196 . hdl : 21.11116/0000-0007-D639-8 . ISSN 0029-5515 . S2CID 234294126 .
^ Вспомогательный обогрев TCV.
^ «Поддерживаем термоядерные исследования: три токамака и один стелларатор. Август 2015 г.» . Архивировано из оригинала 15 апреля 2016 г. Проверено 26 марта 2016 г.

Внешние ссылки

Официальный сайт ТКВ
- Технические данные TCV по состоянию на октябрь 2012 г.

[1] «Швейцарский плазменный центр (SPC) | ETH-Board» . www.ethrat.ch . Архивировано из оригинала 03 декабря 2020 г. Проверено 8 декабря 2020 г.

[2] «Средние токамаки» . ЕВРОФьюжн . Проверено 19 августа 2023 г.

[3] Хофманн, Ф; Листер, Дж. Б.; Антон, В; Барри, С; Бен, Р; Бернель, С; Бессон, Г; Бюльманн, Ф; Чаван, Р; Корбоз, М; Датч, МЮ; Дюваль, BP; Фазель, Д; Фавр, А; Франке, С. (1 декабря 1994 г.). «Создание и управление плазмой переменной формы в ТКВ» . Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез . 36 (12Б): Б277–Б287. дои : 10.1088/0741-3335/36/12B/023 . ISSN 0741-3335 . S2CID 250759524 .

[4] Почелон, А; Гудман, Т.П.; Хендерсон, М; Ангиони, К; Бен, Р; Кода, С; Хофманн, Ф; Хогге, Ж.-П; Кирнева, Н; Мартынов А.А.; Море, Ж.-М; Петршик, З.А.; Порчелли, Ф; Реймердес, Х; Роммерс, Дж. (ноябрь 1999 г.). «Удержание энергии и МГД-активность в формованной плазме TCV с локализованным электронным циклотронным нагревом» . Ядерный синтез . 39 (11 лет): 1807–1818. Бибкод : 1999NucFu..39.1807P . дои : 10.1088/0029-5515/39/11Y/321 . ISSN 0029-5515 . S2CID 250775203 .

[5] Заутер, О.; Хендерсон, Массачусетс; Хофманн, Ф.; Гудман, Т.; Альберти, С.; Ангиони, К.; Апперт, К.; Бен, Р.; Бланшар, П.; Боссхард, П.; Чаван, Р.; Кода, С.; Дюваль, BP; Фазель, Д.; Фавр, А. (10 апреля 2000 г.). «Установившийся полностью неиндуктивный ток, возбуждаемый электронными циклотронными волнами в магнитно-удерживаемой плазме» . Письма о физических отзывах . 84 (15): 3322–3325. Бибкод : 2000PhRvL..84.3322S . doi : 10.1103/PhysRevLett.84.3322 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 11019080 .

[6] Карпушов Александр Н.; Баньято, Филиппо; Бакеро-Руис, Марсело; Кода, Стефано; Коландреа, Клаудия; Долизи, Фредерик; Дубрей, Джереми; Дюваль, Бэзил П.; Фазель, Дэмиен; Фазоли, Амброджо; Жакье, Реми; Лаванши, Пьер; Марлетаз, Блез; Мартин, Ив; Мартинелли, Лоренцо (февраль 2023 г.). «Модернизация системы нагрева нейтрального пучка на токамаке TCV – второй нейтральный пучок высокой энергии» . Термоядерная инженерия и дизайн . 187 : 113384. doi : 10.1016/j.fusengdes.2022.113384 .

[7] Реймердес, Х.; Дюваль, BP; Элайан, Х.; Фасоли, А.; Февраль, О.; Тайлер, К.; Баньято, Ф.; Бакеро-Руис, М.; Бланшар, П.; Брида, Д.; Кориандр, К.; Де Оливейра, Х.; Галасси, Д.; Горно, С.; Хендерсон, С. (01 февраля 2021 г.). «Первоначальная работа TCV с дивертором с перегородкой » Ядерный синтез . 61 (2): 024002. Бибкод : 2021NucFu..61b4002R . дои : 10.1088/1741-4326/abd196 . hdl : 21.11116/0000-0007-D639-8 . ISSN 0029-5515 . S2CID 234294126 .

[8] Вспомогательный обогрев TCV.

[9] «Поддерживаем термоядерные исследования: три токамака и один стелларатор. Август 2015 г.» . Архивировано из оригинала 15 апреля 2016 г. Проверено 26 марта 2016 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]