Plasmaforming - Plasma shaping

Magnetisk trange fusjons plasma , slik som de som genereres i tokamaks og stellarators er karakterisert ved en typisk form. Plasmaforming er studiet av plasmaformen i slike anordninger, og er spesielt viktig for fusjonsinnretninger i neste trinn som ITER . Denne formen konditionerer delvis ytelsen til plasmaet. Spesielt Tokamaks er aksymmetriske innretninger, og man kan derfor definere plasmaformen fullstendig ved tverrsnitt .

Historie

Tidlige fusjonsreaktorkonstruksjoner hadde en tendens til å ha sirkulære tverrsnitt bare fordi de var lette å utforme og forstå. Generelt arrangerer fusjonsmaskiner som bruker en toroidal utforming, som tokamak og de fleste stellaratorer , magnetfeltene sine slik at ionene og elektronene i plasmaet beveger seg rundt torus med høye hastigheter. Ettersom omkretsen av en bane på utsiden av plasmaområdet er lengre enn en på innsiden, forårsaket dette imidlertid flere effekter som forstyrret stabiliteten i plasma.

I løpet av 1960-årene ble det brukt en rekke forskjellige metoder for å prøve å løse disse problemene. Generelt brukte de en kombinasjon av flere magnetfelt for å få nettomagnetfeltet inne i enheten til å bli vridd til en helix. Joner og elektroner som fulgte disse linjene, fant seg i bevegelse til innsiden og deretter utsiden av plasmaet, blande det og undertrykke noen av de mest åpenbare ustabilitetene.

På 1980-tallet demonstrerte ytterligere forskning langs disse linjene at ytterligere fremskritt var mulig ved å bruke eksterne strømførende spoler for å gjøre linjene ikke bare spiralformede, men ikke-symmetriske også. Dette førte til en serie eksperimenter ved bruk av C- og D-formede plasmavolum ..

Ved å øke strømmen i en (eller flere) formingsspoler i tilstrekkelig høy grad, kan det opprettes ett (eller flere) 'X-punkter'. Et X-punkt er definert som et punkt i rommet der det poloidale feltet har null styrke. Den magnetiske fluksoverflaten som skjærer seg sammen med X-punktet kalles separatrixen, og ettersom alle fluksoverflater utenfor denne overflaten er ukonfinerte, definerer separatrixen den siste lukkede fluksoverflaten (LCFS). Tidligere ble LCFS etablert ved å sette inn en materialbegrenser i plasmaet, som fikset plasmatemperaturen og potensialet (blant andre mengder) til å være lik begrenseren. Plasma som slapp unna LCFS ville gjøre det uten fortrinnsretning, potensielt ødeleggende instrumenter. Ved å etablere et X-punkt og separatrix kobles plasmakanten fra karveggene, og utmattet varme og plasmapartikler blir fortrinnsvis avledet mot et kjent område av karet nær X-punktet.

Tverrsnitt

I det enkle tilfellet av et plasma med opp-ned symmetri, er plasmatverrsnittet definert ved å bruke en kombinasjon av fire parametere:

  • plasma forlengelse , der er plasma mindre radius, og er høyden av plasma målt fra ekvatorialplanet ,
  • plasma triangularity , definert som den horisontale avstand mellom plasmaet større radius og X-punktet,
  • vinkelen mellom den horisontale og plasma sist lukkede flussoverflaten (LCFS) på lavfeltsiden,
  • vinkelen mellom horisontal og plasma sist lukket flussoverflate (LCFS) på høyfeltet.

Generelt (ingen symmetri opp-ned) kan det være en øvre trekantløshet og en nedre trekanting.

Tokamaks kan ha negativ trekantlighet.

Se også

Eksterne linker

referanser