DIII-D (tokamak) - DIII-D (tokamak)

DIII-D
	Pracovník uvnitř plavidla DIII-D
Typ zařízení	Tokamak
Umístění	San Diego, Kalifornie, NÁS
Přidružení	Obecná atomika
Technické specifikace
Major Radius	1,67 m (5 ft 6 v)
Menší poloměr	0,67 m (2 ft 2 v)
Magnetické pole	2,2 T (22 000 G) (toroidní)
Topný výkon	23 MW
Plazmový proud	až do 2.0 MA
Dějiny
Rok (y) provozu	1986-dosud
Předcházet	Doublet III

DIII-D je tokamak který je provozován od konce 80. let společností Obecná atomika (GA) v San Diego, USA, pro americké ministerstvo energetiky. Národní fúzní zařízení DIII-D je součástí pokračujícího úsilí o dosažení magneticky uzavřená fúze. Posláním výzkumného programu DIII-D je vytvořit vědecký základ pro optimalizaci tokamak přístup k výrobě energie z jaderné syntézy.^[1]

DIII-D byl postaven na základě dřívějšího modelu Doublet III, třetího z řady strojů postavených v GA za účelem experimentování s tokamaky majícími nekruhové plazmové průřezy. Tato práce prokázala, že určité tvary silně potlačovaly různé nestability v plazmě, což vedlo k mnohem vyššímu tlaku a výkonu plazmy. DIII-D se tak jmenuje, protože plazma má tvar písmene D, tvar, který je nyní široce používán v moderních designech, a vedl ke třídě strojů známých jako „pokročilé tokamaky“. Pokročilé tokamaky se vyznačují provozem na vysoké úrovni plazma β přes silný plazmové tvarování, aktivní řízení různých nestabilit plazmy a dosažení ustálených proudových a tlakových profilů, které produkují vysokou energetickou izolaci pro vysoký zisk fúze (poměr fúzní energie k topné energii).

DIII-D je jedním ze dvou velkých experimentů s magnetickou fúzí v USA (druhým je NSTX-U na PPPL ) podporovaný americkým ministerstvem energetiky Office of Science. Program se zaměřuje na výzkum a vývoj zaměřený na provozování pokročilého provozu tokamaku v ustáleném stavu a na podporu návrhu a provozu ITER experiment, který je nyní ve výstavbě ve Francii. ITER je navržen tak, aby demonstroval soběstačnou hořící plazmu, která bude produkovat 10krát více energie z fúzních reakcí, než kolik potřebuje k ohřevu.

Výzkumný program DIII-D

Výzkumný program DIII-D je rozsáhlou mezinárodní spoluprací s více než 600 uživateli, kteří se účastní více než 100 institucí. Obecná atomika provozuje San Diego - zařízení pro Ministerstvo energetiky Spojených států prostřednictvím Úřadu pro vědu o fúzní energii.^[2]

Výzkum v DIII-D si klade za cíl objasnit základní fyzikální procesy, které řídí chování horké magnetizované plazmy, a vytvořit vědecký základ pro budoucí spalování plazmových zařízení, jako je ITER. Cílem je v konečném důsledku využít toto porozumění k vývoji ekonomicky atraktivní fúzní elektrárny.

Tokamak se skládá z toroidní vakuové komory obklopené cívkami magnetického pole, které obsahují a formují plazmu. Plazma je vytvářena přiložením napětí k vytvoření velkého elektrického proudu (více než jeden milion ampér) v komoře. Plazma se zahřívá na teploty desetkrát vyšší než teplota slunce kombinací vysoce výkonných neutrálních paprsků a mikrovln. Podmínky plazmy se měří pomocí přístrojů založených na intenzivních laserech, mikrovlnách a další přesné plazmové diagnostice.^[3]

Experimenty zkoumají témata jako vězení, přechodné jevy a síla a výfuk částic. DIII-D se také používá jako testovací zařízení pro zkoumání inovativních mechanismů pro plazmové vytápění, palivové a proudové pohony.

Dějiny

Schéma Doublet II

V květnu 1974 vybrala AEC společnost General Atomics k vytvoření experimentu magnetické fúze Doublet III na základě úspěchu dřívějších experimentů Doublet I a II s magnetickým uzavřením. V únoru 1978 dosáhl fúzní experiment Doublet III první operace s plazmou ve společnosti General Atomics. Stroj byl později upgradován a přejmenován na DIII-D v roce 1986. ^[4]

Program DIII-D dosáhl několika milníků ve vývoji fúze, včetně těch nejvyšších plazma β (poměr plazmatického tlaku k magnetickému tlaku) dosažený v té době (začátek 80. let) a nejvyšší tok neutronů (rychlost fúze), jaký byl v té době dosažen (počátek 90. let). Mezi hlavní vědecké objevy patří ověření potlačení střižného toku turbulence v 90. letech a aktivní i pasivní hraniční potlačovací mechanismy v 2000s.