Kinesisk fusionsværktøj skubber forbi 100 millioner grader

The Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), kaldet den "kinesiske kunstige sol, " opnåede en elektrontemperatur på over 100 millioner grader i sit kerneplasma under et fire måneders eksperiment i år. Det er omkring syv gange større end solens indre, hvilket er omkring 15 millioner grader C.

Eksperimentet viser, at Kina gør betydelige fremskridt i retning af tokamak-baseret fusionsenergiproduktion.

Eksperimentet blev udført af EAST-holdet ved Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi (CASHIPS) i samarbejde med nationale og internationale kolleger.

Plasmastrømtæthedsprofilen blev optimeret gennem den effektive integration og synergi af fire slags varmeeffekt:lavere hybridbølgeopvarmning, opvarmning af elektroncyklotronbølger, ion cyclotron resonans opvarmning og neutral stråle ion opvarmning.

Effektindsprøjtning oversteg 10 MW, og plasmalagret energi øget til 300 kJ, efter at forskere optimerede koblingen af ​​forskellige opvarmningsteknikker. Eksperimentet brugte avanceret plasmakontrol og teori/simuleringsforudsigelse.

Forskerne udførte eksperimenter på plasmaligevægt og ustabilitet, indespærring og transport, plasma-væg interaktion og energetisk partikelfysik for at demonstrere langtidsskala, steady-state H-mode drift med god kontrol over urenheder, kerne/kant MHD stabilitet, og varmeaftræk ved hjælp af en ITER-lignende wolframafleder.

Med ITER-lignende driftsforhold såsom radiofrekvensbølgedominant opvarmning, lavere drejningsmoment, og en vandkølende wolfram-diverter, EAST opnåede et fuldstændigt ikke-induktivt steady-state scenario med udvidelse af fusionsydelse ved høj tæthed, høj temperatur og høj indespærring.

I mellemtiden at løse partikel- og strømudstødningen, hvilket er afgørende for højtydende steady-state operationer, EAST-teamet brugte mange teknikker til at kontrollere de kantlokaliserede tilstande og wolframurenhed med metalvægge, sammen med aktiv feedback-styring af omlederens varmebelastning.

Driftsscenarier, herunder steady-state højtydende H-mode og elektrontemperaturer over 100 millioner grader på EAST, har ydet unikke bidrag til ITER, den kinesiske Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) og DEMO.

Disse resultater giver nøgledata til validering af varmeudstødning, transport- og nuværende drevmodeller. De øger også tilliden til fusionspræstationsforudsigelser for CFETR.

På nuværende tidspunkt CFETR-fysikdesignet fokuserer på optimering af en tredje-evolution maskine med stort radium på 7 m, mindre radium på 2 m, et toroildalt magnetfelt på 6,5-7 Tesla og en plasmastrøm på 13 MA.

Til støtte for den tekniske udvikling af CFETR og den fremtidige DEMO, et nyt nationalt mega videnskabsprojekt - den omfattende forskningsfacilitet - vil blive lanceret i slutningen af ​​dette år.

Dette nye projekt vil fremme udviklingen af ​​tritiumtæppetestmoduler, superledende teknologi, reaktorrelevante varme- og strømdrevaktuatorer og -kilder, og afledningsmaterialer.

EAST er den første fuldt superledende tokamak med et ikke-cirkulært tværsnit i verden. Det blev designet og konstrueret af Kina med fokus på centrale videnskabelige spørgsmål relateret til anvendelsen af ​​fusionskraft. Siden det begyndte at fungere i 2006, EAST er blevet et fuldt åbent testanlæg, hvor verdens fusionssamfund kan udføre steady-state operationer og ITER-relateret fysikforskning.