Omvendt feltklype - Reversed field pinch
En reversert felt pinch (RFP) er en enhet som brukes til å produsere og inneholde nær termonukleære plasmaer . Det er en toroidklype som bruker en unik magnetfeltkonfigurasjon som et skjema for magnetisk å begrense et plasma, først og fremst for å studere magnetisk fusjonsenergi . Den magnetiske geometrien er noe annerledes enn den vanligste tokamak . Når en beveger seg radialt, reverserer den delen av magnetfeltet som peker toroidalt sin retning, og gir opphav til uttrykket "reversert felt". Denne konfigurasjonen kan opprettholdes med relativt lavere felt enn for en tokamak med lignende effekttetthet. En av ulempene med denne konfigurasjonen er at den har en tendens til å være mer utsatt for ikke-lineære effekter og turbulens. Dette gjør det til et perfekt laboratorium for ikke-ideell (resistiv) magnetohydrodynamikk . RFPer brukes også i studiet av astrofysiske plasmaer fordi de har mange funksjoner.
Den største omvendte feltnypeenheten som for tiden er i drift, er RFX (R / a = 2 / 0.46) i Padua , Italia . Andre inkluderer MST (R / a = 1,5 / 0,5) i USA, EXTRAP T2R (R / a = 1,24 / 0,18) i Sverige, TPE-RX (R = 0,51 / 0,25) i Japan, og KTX (R / a = 1,4 / 0,4) i Kina.
innhold
Kjennetegn
I motsetning til Tokamak , som har et mye større magnetfelt i toroideretningen enn poloidretningen, har en RFP en sammenlignbar feltstyrke i begge retninger (selv om tegnet til toroidefeltet snur). Dessuten har en typisk RFP en feltstyrke på omtrent en halv til en tiendedel av en sammenlignbar Tokamak. RFP er også avhengig av å føre strøm i plasma for å forsterke feltet fra magnetene gjennom dynamo-effekten.
Magnetisk topologi
.png)
Knipen med omvendt felt fungerer mot en tilstand av minimumsenergi .
Magnetfeltlinjene kveiler løst rundt en midtre torus . De kveiler utover. I nærheten av plasmakanten reverserer det magnetiske magnetfeltet og feltlinjene spoler i motsatt retning.
Interne felt er større enn feltene ved magnetene .
RFP i Fusion Research: sammenligning med andre inneslutningskonfigurasjoner
RFP har mange funksjoner som gjør det til en lovende konfigurasjon for en potensiell fusjonsreaktor.
Fordeler
På grunn av de nedre samlede feltene, trenger en RFP-reaktor kanskje ikke superledende magneter. Dette er en stor fordel i forhold til tokamakker, siden superledende magneter er delikate og dyre og derfor må beskyttes mot det nøytronrike fusjonsmiljøet. RFP-er er utsatt for overflateinstabiliteter og krever derfor et tett passende skall. Noen eksperimenter (for eksempel Madison Symmetric Torus ) bruker deres tettsittende skall som en magnetisk spole ved å føre strøm gjennom selve skallet. Dette er attraktivt fra et reaktors ståsted, siden et solid kobberskall (for eksempel) ville være ganske robust mot nøytroner med høy energi, sammenlignet med superledende magneter. Det er heller ingen etablert beta- grense for RFP-er. Det eksisterer en mulighet for at en reversert feltklype kan oppnå tenning utelukkende med ohmisk kraft (ved å føre strøm gjennom plasmaet og generere varme fra elektrisk motstand, snarere enn gjennom elektronisk syklotronresonansoppvarming ), noe som ville være mye enklere enn tokamak-design, selv om det kunne ikke drives i jevn tilstand.
ulemper
Vanligvis krever RFP-er en stor mengde strøm som skal drives, og selv om lovende eksperimenter er i gang, er det ingen etablert metode for å erstatte ohmisk drevet strøm, som er grunnleggende begrenset av maskinparametrene. RFPer er også utsatt for rivningsmodus som fører til overlappende magnetiske øyer og derfor rask transport fra kjernen av plasmaet til kanten. Disse problemene er områder med aktiv forskning i RFP-samfunnet.
Plasmabegrensningen i de beste RFP-er er bare 1% så god som i de beste tokamakkene. En årsak til dette er at alle eksisterende RFP-er er relativt små. MST var større enn noen tidligere RFP-enhet, og dermed testet den dette viktige størrelsesproblemet. [1] . RFP antas å kreve et skall med høy elektrisk ledningsevne veldig nær plasmakanten. Dette kravet er en uheldig komplikasjon i en reaktor. The Madison Symmetrisk Torus er designet for å teste denne antagelsen, og for å lære hvor god dirigent må være og hvor nær plasma det må plasseres. I RFX ble det tykke skallet erstattet med et aktivt system med 192 spoler, som dekker hele torusen med sin sadelform, og respons på den magnetiske skyvingen av plasmaet. Aktiv kontroll av plasmamodus er også mulig med dette systemet.
Plasmafysikkforskning
Reversed Field Pinch er også interessant fra fysisk synspunkt. RFP-dynamikken er svært turbulent. RFPs har også en sterk plasmadynamo , som ligner på mange astrofysiske kropper. Grunnleggende plasmavitenskap er et annet viktig aspekt av Reversed Field Pinch-forskning.