Generelt atomgennembrud muliggør større kontrol af fusionsenergi
Medlemmer af DIII-D Neutral Beam Group foran et bjælkehus til to af de otte beamlines. Kredit:General Atomics
Forskere, der arbejder på DIII-D National Fusion Facility at General Atomics (GA), har skabt et vigtigt nyt værktøj til at kontrollere fusionsplasmaer, der er varmere end solen.
Energi og momentum i DIII-D's magnetisk indeholdte plasma leveres af store neutrale partikelstrålesystemer, og GA's seneste demonstration af præcis styring af indsprøjtet effekt og drejningsmoment er en første. Forskere er nu i stand til at forprogrammere disse input i løbet af plasmaudladninger (kaldet "skud"). GA ledede udviklingsindsatsen i samarbejde med forskere fra University of California-Irvine og Princeton Plasma Physics Laboratory.
Tidligere har disse input blev skræddersyet ved hjælp af on/off -modulering af neutralstråler, resulterer i store forstyrrelser, dvs. kraftsvingninger. Den nye metode tillader separat og kontinuerlig specifikation af effekt og drejningsmoment, herunder den vigtige evne til at opretholde et fast indsprøjtet effektniveau, mens der varieres drejningsmoment.
Det er en betydelig indsats at ændre måden, dette system fungerer på, i betragtning af størrelsen og kompleksiteten af hvert strålesystem; der er fire huse i lastbilstørrelse til otte samlede bjælker ved DIII-D (figur 1). Neutralstrålesystemet injicerer op til 20 megawatt strøm, cirka den strøm, der bruges af 15, 000 boliger.
Spektrogrammer af målt stråleiontab. Begge plasmaskud har den samme samlede stråleeffekt, men skuddet vist til højre anvender et strålespændingsprogram, der i høj grad reducerer amplituden af kohærente plasmabølger. Kredit:DC Pace, et al., Nucl. Fusion 57, 014001 (2017)
I fortiden, neutralstråler har fungeret ved at accelerere ioner gennem en højspænding (ca. 90, 000 volt, sammenlignet med 120 volt i en typisk husstandsstik), der er fastlagt i tid, og derefter passere dem gennem et kammer med tæt gas, hvor de neutraliserer og flyver ind i det magnetiserede plasma. Høj accelerationsspænding er nødvendig for at maksimere hastigheden af det resulterende neutrale atom og strålevarmeeffekt.
Eksperimenter i de senere år har vist, at strålepartiklernes hastighed kan producere eller forstærke elektromagnetiske plasmabølger, der sparker disse strålepartikler ud af plasmaet og ind i tokamakens vægge. Dette præsenterer et dilemma, fordi fjernlysseffekt er nødvendig for at nå fusionstemperaturer, men tab af strålepartikler reducerer temperaturen og kan føre til dyre skader langs tokamakvæggene.
Løsningen er at variere strålens højspænding over tid, derved reducere tab af strålepartikler på grund af plasmabølger, mens inputstråleeffekten maksimeres. Når plasmaet opvarmes, plasmabølgernes adfærd ændrer sig således, at strålepartikler med forskellige hastigheder interagerer med bølgerne. Nu, DIII-D-neutralstrålerne kan gives forprogrammerede spændingsprofiler, der minimerer bølge-partikelinteraktioner. Dette holder strålepartiklerne i plasmaet og gør det muligt for strålespændingen at stige til højere niveauer, der maksimerer indgangsvarmeeffekten. Et eksempel på reduceret plasmabølgeaktivitet er vist i plotterne herunder (figur 2), hvor lignende plasmabetingelser producerer meget forskellige bølger baseret på strømmespændingens tidsudvikling.
"Dette projekt involverede to års ingeniører og fysikere, der arbejdede hårdt på at skabe noget nyt, og det er vidunderligt at se det fungere med succes på DIII-D, "sagde Dr. David Pace, en fysiker, der ledede projektet for GA Energy Group, "Nu får vi fokus på det næste spændende trin, som viser alle måder, hvorpå disse stråler med variabel spænding kan forbedre magnetisk fusion i maskiner over hele verden. "
De første resultater vil blive præsenteret af Tim Scoville, leder af Neutral Beam Group hos DIII-D, på det årlige møde i American Physical Society Division of Plasma Physics, 31. oktober - 4. november. Dette arbejde understøttes af det amerikanske energiministerium, Office of Science, Office of Fusion Energy Sciences, på DIII-D-anlægget, der drives af GA.
Varme artikler
-
Ny analyse forklarer defekters rolle i metaloxiderI dette diagram, atomgitteret af en krystal af bariumoxid er afbildet, med ilt- og bariumatomer repræsenteret af røde og grå kugler. En neutral ilttomgang, et sted, hvor et iltatom skulle optræde i gi -
Forskning forbedrer ydeevnen af Tysklands nye fusionsenhedFem overlejrede billeder af W7-X magnetiske overflader forskudt af ændringer i anvendelsen af trimspolestrømme. Kredit:Max Planck Institute of Plasma Physics Et hold af amerikanske og tyske fors -
Ny teknologi til at fange levende cellebilleder, der åbner nye muligheder for studiet af cellebiolo…Forskerhold med (Først til venstre, bagerste række) Prof Karl Herrup, Afdelingsleder for Life Science; (Andet til højre, bagerste række) Prof Hsing I-Ming, Institutleder for Kemi- og Biologisk Teknik; -
Ny teknik foreslået for at gøre objekter usynligeInteraktion af lys med en hul kugle af silicium (A) og med den samme kugle fyldt med en potion sammensat af tre forskellige lag (B). Kredit:UEx I de seneste år, usynlighed er blevet et område med
- Stephen Hawking:en kort genial historie
- Forskere observerer rettet energitransport mellem nabomolekyler i et nanomateriale
- Resistive hukommelseskomponenter computerindustrien kan ikke modstå
- Hubble-øjebliksbillede af smeltet ringgalakse foranlediger ny forskning
- Dette simple trick kan hjælpe med at stoppe spredningen af misinformation på sociale medier
- Hvem sluttede sig til Islamisk Stat fra Frankrig mellem 2014 og 2016?