شرایط سر به سر شدن در رآکتور توکامک

به گزارش تور ایران، بخش عمده برنامه تجربی رآکتور آزمایشی گداخت توکامک (TFTR) در دانشگاه پرینستون در سالیان گذشته متوجه آن بوده است که گستره های محصور سازی انرژی بیشتر جستجو گردد تا از این طریق امکان دست یافتن به انرژی تقریباً سربه سر

شرایط سر به سر شدن در رآکتور توکامک

مترجم: احمد رازیانی

منبع:راسخون

بخش عمده برنامه تجربی رآکتور آزمایشی گداخت توکامک (TFTR) در دانشگاه پرینستون در سالیان گذشته متوجه آن بوده است که گستره های محصور سازی انرژی بیشتر جستجو گردد تا از این طریق امکان دست یافتن به انرژی تقریباً سربه سر در TFTR میسر گردد و در آینده اشتغال گرما هسته ای در توکامک های اشتغالی متراکم، تحقق بپذیرد. در تعدادی از توکامک های کوچک تر تکنیک هایی برای بهبود محصورسازی انرژی به کار گرفته شده است، ولی تعمیم هیچ یک از این تکنیک ها به توکامک های بزرگ فعلی نظیر TFTR، چنبره مشترک اروپایی (JET) و توکامک ژاپنی 60-JT پیروزیت آمیز نبوده است. چند سال قبل، دو رهیافت متفاوت در رژیم های پلاسمایی مختلف در TFTR قرین پیروزیت بوده است.

در روش اول از یک تزریق نماینده ساچمه ای سریع السیر که در آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) ساخته شده بود استفاده شد و به یاری این تزریق نماینده پلاسماهای بسیار چگال در TFTR فراوری شد که نمایه (پروفیل) چگالی آن ها قله ای کاملاً متمایز داشت. در این روش با ساچمه های چندتایی 3-4 میلی متری دوتریوم منجمد با سرعت s/m1250 تزریق می گردد. این ساچمه ها به عمق پلاسماهای TFTR که به طور اهمی گرم شده اند، نفوذ می نمایند، و سوخت دوتریوم خود را در نزدیکی مرکز تخلیه به جا می گذارند، و عملاً اثر مصرف مجدد ذره را در لبه پلاسما از بین می برد. در دماهای مرکزی keV3ر1 برای یون ها و الکترون ها میزان بی سابقه τn (حاصلضرب چگالی مرکزی در کل زمان محصورسازی انرژی) 3m/s102×5ر1 به دست آمد، که تقریباً دو برابر برترین نتیجه ای است که قبلاً در توکامک الکاتور c در MIT به دست آمده است.

دومین رهیافت پیروز در TFTR هم شامل تقلیل مصرف مجدد ذره در لبه پلاسما بود، ولی در اینجا از تکنیک های دیگری استفاده شد. اولین سطح مادی که پلاسمای توکامک به آن برخورد می نماید، معمولاً مجموعه ای از آجرهای گرافیتی است، که به منظور مقابله با چگالهایی پر قدرت در تراشه های پلاسمایی - بی آنکه آسیبی وارد آورد یا مقادیر زیان آوری یون های ناخالصی وارد پلاسما کند - تعبیه می گردد. سطح این مانع گرافیتی عموماً از دوتریوم پوشانده می گردد. این مانع ذرات از دست رفته را تقریباً با کارآیی 100% به پلاسما باز می گرداند. گروه پژوهش TFTR آزمایش هایی را دنبال کرد که در آنها از تخلیع هلیوم بلند تپ و دوتریوم کم چگالی استفاده شد تا موانع را از گاز به دام افتاده تهی نمایند. وقتی برای گرم کردن پلاسما از تزریق باریکه خنثی استفاده شد (با موانع تهی از گاز) نتایج بسیار خوبی به دست آمد. اتم های دوتریوم خنثی با انرژی keV95 که در این آزمایشها تزریق شدند، به عمق پلاسماهای کم چگالی TFTR نفوذ کردند و سبب شدند که نمایه های چگالی دارای قله های تعیین باشد و سیستم از خواص محصور سازی عالیی برخوردار باشد.

در برترین تخلیه ها، با جریان پلاسمایی در حدود MA1، کل انرژی ذخیره شده به میزان یک ضریب 3 بیشتر از مقادیری بود که قبلاً بر اساس قوانین مقیاس پیش بینی شده بود. آهنگ فراوری نوترون در واکنش d-d در توان تزریقی MW17 به بیشینه s/1015×9 رسید. از آنجا که در پلاسمای توکامک معمولاً جزء الکترون حرارتی از بدترین عایق بندی حرارتی برخوردار است، بهبود تخلیه ها به میزان یک ضریب 2 نسبت به پیش بینی های قوانین مقیاس، با توجه به انرژی ذخیره شده الکترون، بسیار رضایت بخش است. جالب ترین جنبه این پلاسماها دمای مرکزی یون ها بود که به keV20 رسید. حاصلضرب nτ اندکی بیش از 3m/s1019 بود. برای مقایسه، بیشترین دمایی که در توکامک PLT در پرینستون به دست آمد برابر keV7 با nτ ای معادل 3m/s1018 بود.

این نتایج متضمن منظره مساعدی برای پیشرفت آینده TFTR برای رسیدن به انرژی سربه سر، است. یکی از اهداف اولیه TFTR یعنی حصول به 3m/s1019τ= در دمای یونی keV10، قبلاً حاصل شده است. یک ساچمه تزریق کن ORNL با ظرفیت بیشتر اخیراً نصب شده است و دارد آماده کار می گردد. این وسیله، پژوهش در زمینه تزریق ساچمه به داخل تخلیه های TFTR با توان زیاد را ممکن می سازد. قرار است که قدرت رادیو فرکانس در گستره فرکانس های سیکلوترون یونی، به اسم مکمل تزریق باریکه خنثی به کار گرفته گردد و بدین طریق مرکز تخلیههای بسیار چگال با تزریق ساچمه گرم گردد. از جنبه های جالب توجه تخلیه های یونی در دماهای زیاد آن است که دمای یونی، گسیل نوترون، انرژی کل ذخیره شده همگی در خاتمه تپ باریکه ای نیم ثانیه ای فعلی، همچنان روبه افزایش اند. آزمایشگاه لاورنس - برکلی، که سیستم اولیه باریکه خنثی را ساخت، برای TFTR یک دسته چشمه یونی بلند - تپ، با تپ های s2 و MW27 در keV120 تهیه می نماید. علاوه بر این در آزمایش هایی که در آن ها جریان پلاسما در s/MA1 به سرعت افزایش می یافت، نشان داده شد که بالای سطوحی که از MA1 قابل حصول است، محصورسازی سراسری با افزایش جریان بهبود می یابد. بنابراین ممکن است که حد نهایی جریان TFTR(MA3) در این رژیم با استفاده از باریکه های بلند - تپ قابل حصول باشد و از این راه پیشرفت بیشتری در محصورسازی حاصل گردد.

منبع: راسخون
انتشار: 1 آبان 1400 بروزرسانی: 1 آبان 1400 گردآورنده: iraniro.ir شناسه مطلب: 1980

به "شرایط سر به سر شدن در رآکتور توکامک" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "شرایط سر به سر شدن در رآکتور توکامک"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید