USA-Kina samarbejde gør en glimrende start med at optimere lithium til at kontrollere plasma

For at fusion genererer betydelig energi, det ultra-varme plasma, der frembringer fusionsreaktioner, skal forblive stabilt og holdes fra afkøling. Forskere har for nylig vist lithium, en blød, sølvhvidt metal, at være effektiv i begge henseender under sti-indstilling af amerikansk-kinesiske eksperimenter på Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) i Hefei, Kina. Leder det amerikanske samarbejde er US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), sammen med medforskere Los Alamos og Oak Ridge National Laboratories, med Johns Hopkins University, University of Illinois i Urbana-Champaign, University of Tennessee-Knoxville, og Massachusetts Institute of Technology. Forskere fra General Atomics deltager også via et separat tilskud.

Syv amerikanske forskere rejste til ØST i december, 2016, at deltage i forsøgene. De indsatte litium i den kinesiske tokamak på tre forskellige måder:gennem en litiumpulverinjektor, en lithium granulat injektor, og en flydende flydende litiumbegrænser (FLiLi), der leverede elementet i flydende form til kanten af ​​ØST -plasmaer.

Forskningen viste fremragende fremskridt på alle tre områder. Forsøgets form og deres resultater omfattede:

• Den første brug af litiumpulverinjektoren i ØST -udladninger, der udtømte varmt plasma gennem tokamaks wolfram -afleder. Det injicerede pulver eliminerede med succes periodiske ustabilitet kendt som kantlokaliserede tilstande (ELM'er), der kunne beskadige aflederen. Resultaterne sammenlignede godt med brugen af ​​pulveriseret lithium i carbon divertor i tidligere ØST -forsøg, i tidligere National Spherical Torus Experiments (NSTX) forskning på PPPL, og i DIII-D National Fusion Facility, som General Atomics driver for DOE i San Diego, hvilket angiver en grundlæggende kompatibilitet mellem wolfram og lithium. Sådan kompatibilitet vil være nødvendig for fremtidige kraftværksdesigner, der betragter wolfram som substrat for flydende lithiumplasma-modstående komponenter.
• Brug af litiumgranulainjektoren viste, at der findes en tærskel for minimumsstørrelsen af ​​granulaterne, der er store nok til at udløse ELM'er - en alternativ procedure, der får ustabiliteten til at være mindre, hyppigere og mindre skadelige for plasma-modstående komponenter. Den observerede tærskel viste ligheder med minimumsstørrelsen af ​​ELM-udløsende granulater i de seneste DIII-D-forsøg.
• Brug af en anden generations FLiLi-enhed reducerede kraftigt mængden af ​​deuterium ved kanten af ​​plasmaet, der genbruges tilbage til kernen af ​​plasmaet og afkøler det under eksperimenter med høj indespærring. Varmetab forårsaget af genbrug kan standse fusionsreaktioner. FLiLi -enheden blev indsat i den ydre midterplan af ØST -enheden. Hurtige kamerabilleder af ØST-eksperimenter, udført med og uden limiter indsættelse, viste potentielt skadelig lithiumgenbrug uden begrænsning, sammenlignet med neutralt og ioniseret lithium med begrænseren på plads. Ud over, forskere observerede for første gang adskillige forbedrede faser af energibegrænsning ved brug af FLiLi.