ITER NELARTENTER TEST PEST

Испытательный центр нейтрального луча ITER является частью международного термоядерного экспериментального реактора (ITER) в Падуве , Венето , Италия . ^{[ 1 ]} На объекте будет размещен полномасштабный прототип инжектора нейтрального луча реактора , Mitica (Megavolt Iter Injector & Concept Advancement), а также меньший прототип его источника ионов, Spider (источник для производства ионов, извлеченный из радиочастотного плазма). ^{[ 2 ]} Spider начал свою работу в июне 2018 года. Spider будет использоваться для оптимизации источника ионного луча, для оптимизации использования пара цезия и для проверки однородности экстрагированного ионного луча также во время длинных импульсов.

Нейтральные лучи иеры

Чтобы доставить питание в плазму слияния в ITER, две инжекторы с нейтральным луком будут установлены нагревательного луча. Они предназначены для обеспечения мощности по 17 мВт каждая, через 23 -метровые линии луча, вплоть до контейнера диаметра четырехметрового диаметра: для того, чтобы нанести достаточную нагревательную мощность в плазменном ядре вместо краев плазмы, энергия частицы луча должна быть Около 1 МэВ, тем самым увеличивая сложность системы нейтрального луча до беспрецедентного уровня. Это будет основная вспомогательная система нагрева реактора. Из -за низкой эффективности преобразования, инжектор нейтрального луча сначала должен запустить ионный ионный луч предшественника 40 А, а затем нейтрализует его, передавая ее через газовую ячейку (с эффективностью < 60%), а затем остаточным ионом свалку (оставшиеся 40–20% отрицательно, 20% положительно). Затем нейтрализованный луч сбрасывается на калориметр во время фаз кондиционирования или в сочетании с плазмой. Дальнейшие потери реонизации или перехват с механическими компонентами уменьшают его ток до 17 A. ^{[ 3 ]}

Цели

Роль тестового объекта включает в себя исследования и разработки по следующим темам:

Удерживание напряжения: из -за нейтронной среды это будет первый источник луча при -1 мВ с вакуумной изоляцией вместо изоляции газа ( SF
₆ газ обычно используется);
Отрицательное образование ионов: потребность в плотности извлеченного тока из исходного ионного источника, находящегося на пределе настоящей технологии источников ионов плазмы.
Оптика луча: ионный луч предшественника генерируется в многогридном электростатическом ускорителе, имеющем 1280 апертур в каждой из 7 сетей, составляющих его. Поскольку общая ширина луча вдоль дрейфа луча (около 25 м) обусловлена оптикой каждой из 1280 баллов, выравнивание сетки и возмущения, полученные магнитными полями и полей электростатических ошибок, должны быть тщательно проверены.
Вакуумные насосы: на каждой стороне вакуумного сосуда будут установлены два вакуумных вакуумных сосуда. Срок службы усталости компонентов, работающих с циклами от 4 K и 400 K, должен быть проверен.
Тепловая нагрузка на механические компоненты: на электродах, используемых для ускорения луча, а вдоль пути луча механические компоненты подвержены очень высоким тепловым нагрузкам. Эти нагрузки непрерывно применяются во время длинных импульсов, до 1 часа. Эти нагрузки в любом случае ниже, чем тепловые нагрузки, ожидаемые на пластинах итерации.

Прототипы в NBTF

Spider - это первые крупные экспериментальные устройства, которые запустили операцию на испытательном заводе (май 2018 г.). Компоненты MITICA в настоящее время находятся за закупками, а первая операция ожидается в конце 2023 года.

Паук

Параметры дизайна паука следующие:

Тип: Источник ионов с отрицательным отрицательным поверхностным плазмом
Источник в плазме: 8 цилиндрических радиочастотных драйверов, работающих при 1 МГц, подключенной к одной 0,8 м × 1,6 м × 0,25 м. камере расширения
Процесс газ: водород или дейтерий
Извлеченный водород -отрицательный ионный ток луча: 54 A (целевое значение)
Электроды и номинальные напряжения: сетка плазмы (-110 кВ), сетка экстракции (-100 кВ), заземленная сетка (0 В)
Количество лучей и картинка с несколькими лучами: 1280 лучей, разделенных на 4 × группы 4 баллов 5 × 16 каждая

В течение 2018 года был оптимизирован разряд плазмы восьми ионными водителями RF. В 2019 году началась операция с ионным пучком водородно -отрицательным: в течение первого года Spider будет работать с уменьшенным числом лучей (80 вместо 1280) из -за ограничений в вакуумной системе. В 2021 году была выполнена первая операция с цезиумом.

Возможности

Возможности Spider и Mitica перечислены в следующей таблице по сравнению с целями итерального нейтрального луча отопления и с другими существующими устройствами на основе РЧ-управляемых источников. Полученные результаты, представленные в таблице, относится к операции при низком давлении заполнения 0,3 PA; Заметное улучшение характеристик обнаружено для более высоких рабочих давлений, но низкое давление заправляется, чтобы свести к минимуму тепловые нагрузки из-за нарушенных частиц, создаваемых ионов луча с фоновым газом вдоль многоцепочечного электростатического ускорителя MITICA и ITER HNB источники.

Эксперимент	Первая операция	Энергия луча (достигнутая/ цель)	отрицательный ток ионного луча (достигнутая/ цель)	отрицательная плотность тока ионного луча (достигнутая/ цель)	Ионный источник типа	Тип акселератора	Нейтрализуйте тип	Длина линии луча	Эквивалентный ток нейтрального луча	Целевая дивергенция в одиночном луче при 0,3 па (Гауссоя 1/е)	Достигнутая дивергенция в одиночном луче при 0,3 пА ± 10% (Гауссовый 1/е)
Бэтмен обновление ^{[ 4 ]}	модернизировано в 2018 году	~ 60 кВ	? (водород)	350 а/м ² ^{[ 5 ]}/ 330 A/ M. ² (водород)	Источник с применением радиочастотной поверхности	Многоусервосный электростатический триод	-	~ 3 м	-	-	11 MRAD (дивергенция ядра, включая ~ 75% тока луча)
Элиз ^{[ 6 ]}	Февраль 2013 года	~ 60 кВ	~ 27 A (водород)	~ 280 a/m ² ^{[ 7 ]} / 330 A/ M. ² (водород)	Источник с применением радиочастотной поверхности	Многоусервосный электростатический триод	-	~ 5 м	-	-	-
Паук	Май 2018 года	50 кВ ^{[ 8 ]}/ 110 кВ	~ 1 а ^{[ 8 ]}/ 54 A (водород)	225 а/м ²^{[ 8 ]} / 330 A/ M. ² (водород)	Источник с применением радиочастотной поверхности	Многоусервосный электростатический триод	-	~ 5 м	-	<7 Mrad	12 Mrad ^{[ 8 ]}
Мифический	2025 (ожидается)	880 кВ (водород) / 1000 кВ (дейтерий)	-/ 40 a (водород)	-/ 330 A/ M. ² (водород)	Источник с применением радиочастотной поверхности	Многоурепортационная концепция с несколькими сетками (7 электродов)	4 газовые ячейки	~ 13 м	16,7 а	<7 Mrad	-
Iter hnb	TBD	880 кВ (водород) / 1000 кВ (дейтерий)	40 а	-/ 330 A/ M. ² (водород)	Источник с применением радиочастотной поверхности	Многоурепортационная концепция с несколькими сетками (7 электродов)	4 газовые ячейки	~ 22,5 м	16,7 а	<7 Mrad	-

Смотрите также

Ссылки

^ «Испытательный центр нейтрального луча ITER: строительство быстро прогрессирует в Падуве» . Еврофузия . 15 июля 2013 года. Архивировано с оригинала 2016-01-27 . Получено 2023-11-05 .
V. Toigo, D. Bublson, T. Bonicelli, R. Piovan, M. Nada и Al. 2015 хороший. Fusion 55: 0,083025
^ LR Grisham, P Agostinetti, G Barrera, Platchford, D Bobyson, J Chareyre, et al., Недавние улучшения проектирования системы нейтрального луча ITER, фьюжн-инженерия и дизайн 87 (11), 1805-1815
^ Fantz, U.; Бономо, Ф.; Fröschle, M.; Heinemann, B.; Hurlbatt, A.; Kraus, W.; Schiesko, L.; Nocentini, R.; Ридл, Р.; Wimmer, C. (2019). «Усовершенствованные возможности характеристики луча NBI на недавно улучшенном тестовом обновлении Бэтмена» . Инженерная инженерия и дизайн . 146 : 212–215. Bibcode : 2019fused.146..212f . doi : 10.1016/j.fusengdes.2018.12.020 . HDL : 21.11116/0000-0004-8043-F .
^ Heinemann, B.; Fantz, U.; Kraus, W.; Schiesko, L.; Wimmer, C.; Wünderlich, D.; Бономо, Ф.; Fröschle, M.; Nocentini, R.; Ридл Р. (2017). «На пути к крупным и мощным радиочастотным отрицательным ионным источникам для слияния» . Новый журнал физики . 19 (1): 015001. Bibcode : 2017njph ... 19a5001h . doi : 10.1088/1367-2630/aa520c .
^ Крупнейшее в мире испытательное средство для негативных источников ионов открывается для развития отопления для ITER-декабрь 2012 года архив 2019-08-02 на машине Wayback . Получено на 2019-08-02.
^ Fantz, U.; Ribti, s.; Хейлер, А.; Wimmer, C.; Вюндерлих Д. (2021). «Отрицательные источники ионов водорода для слияния: от генерации плазмы до свойств луча» . Границы в физике . 9 : 473. Bibcode : 2021frp ..... 9..473f . doi : 10.3389/fphy.2021.709651 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Saltory, E.; Aguage, M.; Барбисан, М.; Bii, M.; Болдрин, М.; Brombin, M.; Cassard, R.; Из Белло, с.; Дэн, М.; Dateile, BP; Fadone, M.; Великолепно, L.; Освоить это, а.; Paves, M.; Pmazzons, A. (2022). «Операции Pirst с Casemiss of the Spider Shoder» . Обратите внимание на будущее . 62 (8): 0866022. Bibcode : 2022nucfu ... 62H602H6022S . два : 10,1088/1741–4326/ac715e . ISSN 0029-5515 .

Внешние ссылки

45 ° 23′26 ″ с.ш. 11 ° 55′40 ″ E / 45,39056 ° N 11,92778 ° E / 45,39056; 11.92778

[1] «Испытательный центр нейтрального луча ITER: строительство быстро прогрессирует в Падуве» . Еврофузия . 15 июля 2013 года. Архивировано с оригинала 2016-01-27 . Получено 2023-11-05 .

[2] V. Toigo, D. Bublson, T. Bonicelli, R. Piovan, M. Nada и Al. 2015 хороший. Fusion 55: 0,083025

[3] LR Grisham, P Agostinetti, G Barrera, Platchford, D Bobyson, J Chareyre, et al., Недавние улучшения проектирования системы нейтрального луча ITER, фьюжн-инженерия и дизайн 87 (11), 1805-1815

[4] Fantz, U.; Бономо, Ф.; Fröschle, M.; Heinemann, B.; Hurlbatt, A.; Kraus, W.; Schiesko, L.; Nocentini, R.; Ридл, Р.; Wimmer, C. (2019). «Усовершенствованные возможности характеристики луча NBI на недавно улучшенном тестовом обновлении Бэтмена» . Инженерная инженерия и дизайн . 146 : 212–215. Bibcode : 2019fused.146..212f . doi : 10.1016/j.fusengdes.2018.12.020 . HDL : 21.11116/0000-0004-8043-F .

[njp2017-5] Heinemann, B.; Fantz, U.; Kraus, W.; Schiesko, L.; Wimmer, C.; Wünderlich, D.; Бономо, Ф.; Fröschle, M.; Nocentini, R.; Ридл Р. (2017). «На пути к крупным и мощным радиочастотным отрицательным ионным источникам для слияния» . Новый журнал физики . 19 (1): 015001. Bibcode : 2017njph ... 19a5001h . doi : 10.1088/1367-2630/aa520c .

[guide-6] Крупнейшее в мире испытательное средство для негативных источников ионов открывается для развития отопления для ITER-декабрь 2012 года архив 2019-08-02 на машине Wayback . Получено на 2019-08-02.

[fr2021-7] Fantz, U.; Ribti, s.; Хейлер, А.; Wimmer, C.; Вюндерлих Д. (2021). «Отрицательные источники ионов водорода для слияния: от генерации плазмы до свойств луча» . Границы в физике . 9 : 473. Bibcode : 2021frp ..... 9..473f . doi : 10.3389/fphy.2021.709651 .

[nf2022-8] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Saltory, E.; Aguage, M.; Барбисан, М.; Bii, M.; Болдрин, М.; Brombin, M.; Cassard, R.; Из Белло, с.; Дэн, М.; Dateile, BP; Fadone, M.; Великолепно, L.; Освоить это, а.; Paves, M.; Pmazzons, A. (2022). «Операции Pirst с Casemiss of the Spider Shoder» . Обратите внимание на будущее . 62 (8): 0866022. Bibcode : 2022nucfu ... 62H602H6022S . два : 10,1088/1741–4326/ac715e . ISSN 0029-5515 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]