Helically Symmetric Experiment - Helically Symmetric Experiment

HSX

Helically Symmetric eXperiment
Enhetstype	Stellarator
plassering	Madison , Wisconsin , USA
Tilhørighet	University of Wisconsin – Madison
Tekniske spesifikasjoner
Stor radius	1,2 m (3 fot 11 tommer)
Mindre radius	0,15 m (5,9 tommer)
Plasma volum	0,44  m 3
Magnetfelt	1,25 T (12,500 G)
Oppvarmingskraft	100  kW (ECH)
Varighet for utslipp	0,2  s (puls)
Plasma gjeldende	13,4  kA
Plasma temperatur	2000–2500  eV (elektron temp.)
Historie
Driftsår	1999 – nåtid
Lenker
Andre lenker	HSX-enhetsparametere

Den Skruefjærer for Symmetric Experiment ( HSX , stilisert som Skruefjærer for Symmetric eksperiment ), er en eksperimentell plasma innesperring enheten ved University of Wisconsin-Madison , med designprinsipper som er beregnet på å bli innarbeidet i en fusjonsreaktor . Den HSX er en modulær spole stellarator som er en toroid -formet trykkbeholder med eksterne elektromagneter som skaper et magnetisk felt i den hensikt å inneholdende et plasma. Den startet i drift i 1999.

Bakgrunn

En stellarator er en magnetisk fusjonsenhet som genererer alle nødvendige magnetfelt for å begrense plasma med høy temperatur ved hjelp av eksterne magnetiske spoler. I motsetning til dette, i tokamaks og reverserte feltklemmer , blir magnetfeltet skapt av samspillet mellom eksterne magneter og en elektrisk strøm som strømmer gjennom plasmaet. Mangelen på denne store eksternt drevne plasmastrømmen gjør stellatorer egnet for steady-state fusjonskraftverk.

På grunn av ikke- aksesymmetrisk natur av feltene har gamle stellatorer en kombinasjon av toroidal og spiralformet modulering av magnetfeltlinjene, som fører til høy transport av plasma ut av inneslutningsvolumet ved fusjonsrelevante forhold, løst i Wendelstein 7-X som har en bedre partikkelinneslutning enn forventet i ITER, og oppnår plasmavarighet på 30 minutter. Denne store transporten i gamle stellatorer kan begrense ytelsen som fusjonsreaktorer .

Dette problemet kan i stor grad reduseres ved å skreddersy magnetfeltgeometrien. De dramatiske forbedringene i datamodelleringsevne de siste to tiårene har bidratt til å "optimalisere" den magnetiske geometrien for å redusere denne transporten, noe som resulterer i en ny klasse av stellatorer som kalles "kvasi-symmetriske stellatorer". Datamodellerte odde elektromagneter vil direkte produsere den nødvendige magnetfeltkonfigurasjonen. Disse enhetene kombinerer de gode inneslutningsegenskapene til tokamaks og den stabile tilstanden til konvensjonelle stellatorer. Helically Symmetric Experiment (HSX) ved University of Wisconsin-Madison er en slik kvasi-helisk-symmetrisk stellator ( spiralformet symmetriakse ).

Enhet

Magnetfeltet i HSX genereres av et sett med 48 vridne spoler arrangert i fire feltperioder. HSX opererer vanligvis ved et magnetfelt på 1 Tesla i midten av plasmasøylen. Et sett hjelpespoler brukes til å bevisst bryte symmetrien for å etterligne konvensjonelle stellatoregenskaper for sammenligning.

HSX vakuumkar er laget av rustfritt stål, og er spiralformet for å følge den magnetiske geometrien.

Plasmadannelse og oppvarming oppnås ved bruk av 28 GHz, 100 kW elektronsyklotronresonansoppvarming (ECRH). En ny 100 kW gyrotron er nylig installert på HSX for å utføre moduler av varmepulsstudier.

Operasjoner

Plasmer så høye som 3 kiloelektronvolter i temperatur og omtrent 8 × 10 ¹² / cc i tetthet dannes rutinemessig for forskjellige eksperimenter.

Delsystemer, diagnostikk

HSX har et stort sett med diagnostikk for å måle egenskapene til plasma og magnetfelt. Følgende gir en liste over hoveddiagnostikk og undersystemer.

Mål og store prestasjoner

HSX har gitt og fortsetter å gi grunnleggende bidrag til fysikken til kvasisymmetriske stellatorer som viser betydelig forbedring i forhold til det konvensjonelle stellator-konseptet. Disse inkluderer:

• Måling av store ionestrømmer i retning av kvasisymmetri
• Redusert strømningsdemping i retning av kvasisymmetri
• Redusert passert partikkelavvik fra en flussoverflate
• Reduserte baner med direkte tap
• Redusert nyklassisistisk transport
• Redusert likevekt parallelle strømmer på grunn av den høye effektive transformasjonen

Pågående eksperimenter

Et stort antall eksperimentelle og beregningsmessige forskningsarbeider blir utført i HSX av studenter, ansatte og fakulteter. Noen av dem er i samarbeid med andre universiteter og nasjonale laboratorier, både i USA og i utlandet. Større forskningsprosjekter er for tiden listet opp nedenfor:

• Effekt av kvasi-symmetri på plasmastrømmer
• Urenhetstransport
• Radiofrekvensoppvarming
• Supersonisk plasmabensin og den nøytrale befolkningen
• Eksperimenter for varmepulsutbredelse for å studere termisk transport
• Interaksjon mellom turbulens og strømmer i HSX og effekten av kvasi-symmetri på bestemmelsen av det radiale elektriske feltet
• Rekonstruksjon av likevekt av plasmadensitet, trykk og strømprofiler
• Effekter av viskositet og symmetri på bestemmelsen av strømningene og det radiale elektriske feltet
• Avledningsstrømmer, partikkelkantstrømninger
• Effekt av radielt elektrisk felt på bootstrapstrømmen
• Effekt av kvasi-symmetri på rask ionebinding

Referanser

Tilleggsressurser

Eksterne linker

• Offesiell nettside
• Eksperimentelle tester av kvasisymmetri i HSX. Talmadge Slide 4 sammenlignes med tokamak