Laboratoř fyziky plazmatu Princeton - Princeton Plasma Physics Laboratory

Laboratoř fyziky plazmatu Princeton
Logo PPPL.png
Založeno1961 (1961)
Rozpočet93 milionů $ (2017)[1]
Oblast výzkumu
Fyzika plazmatu
VíceprezidentDavid J. McComas, Viceprezident pro PPPL
ŘeditelSteven Cowley[2]
Adresa100 Stellarator Road, Princeton New Jersey
UmístěníPlainsboro Township, New Jersey, Spojené státy
40 ° 20'56 ″ severní šířky 74 ° 36'08 "W / 40,348825 ° N 74,602183 ° W / 40.348825; -74.602183Souřadnice: 40 ° 20'56 ″ severní šířky 74 ° 36'08 "W / 40,348825 ° N 74,602183 ° W / 40.348825; -74.602183
08536
KampusForrestal Campus
Provozní agentura
Univerzita Princeton
webová stránkawww.pppl.gov
Mapa
Princeton Plasma Physics Laboratory sídlí v New Jersey
Laboratoř fyziky plazmatu Princeton
Umístění v New Jersey

Laboratoř fyziky plazmatu Princeton (PPPL) je Ministerstvo energetiky Spojených států národní laboratoř pro fyzika plazmatu a jaderná fůze Věda. Jeho hlavním posláním je výzkum a vývoj fúze jako zdroj energie.

PPPL vyrostl z přísně tajného Studená válka projekt řízení termonukleárních reakcí, tzv Projekt Matterhorn. V roce 1961, po odtajnění, byl projekt Matterhorn přejmenován na Princeton Plasma Physics Laboratory.[3]

PPPL se nachází na Univerzita Princeton Forrestal Campus v Plainsboro Township, New Jersey. Toto je nějaká vzdálenost od hlavního kampusu v Princetonu, ale laboratoř má Princeton adresa.

Dějiny

V roce 1950 John Wheeler připravoval tajemství H-bomba výzkumná laboratoř v Univerzita Princeton. Lyman Spitzer, Jr., vášnivý horolezec, byl si tohoto programu vědom a navrhl název „Project Matterhorn“.[4]

Spitzer, profesor astronomie, se mnoho let věnoval studiu velmi horkých vzácných plynů v mezihvězdném prostoru. Při odchodu na lyžařský výlet do Aspenu v únoru 1951 zavolal jeho otec a řekl mu, aby si přečetl přední stránku New York Times. Příspěvek měl příběh o tvrzeních zveřejněných den předtím Argentina že relativně neznámý německý vědec jménem Ronald Richter dosáhl jaderné fúze ve svém Projekt Huemul.[5] Spitzer tato tvrzení nakonec odmítl a později se ukázalo, že jsou chybná, ale příběh ho přiměl přemýšlet o fúzi. Při jízdě na sedačková lanovka v Aspenu narazil na nový koncept omezit a plazma po dlouhou dobu, aby se mohl zahřát na teploty fúze. Tento koncept nazval stellarator.

Později téhož roku vzal tento design do Komise pro atomovou energii ve Washingtonu. V důsledku tohoto setkání a přezkoumání vynálezu vědci z celé země byl návrh stellarátoru financován v roce 1951. Protože zařízení by produkovalo vysokoenergetické neutrony, který mohl být použit k chovu zbraňového paliva, byl program klasifikován a prováděn jako součást projektu Matterhorn. Matterhorn nakonec ukončil své působení v bombovém poli v roce 1954 a stal se zcela oddaným energetickému poli fúze.

V roce 1958 byl tento výzkum magnetické fúze odtajněn po roce 1955 Mezinárodní konference OSN o mírovém využití atomové energie. To vyvolalo příliv postgraduálních studentů dychtících naučit se „nové“ fyzice, což zase ovlivnilo laboratoř, aby se více soustředila na základní výzkum.[6]

Mezi první hvězdné figurky figurky 8 patřily: Model-A, Model-B, Model-B2, Model-B3.[7] Model-B64 byl čtverec se zaoblenými rohy a Model-B65 byl závodní konfigurací.[7] Posledním a nejmocnějším stellarátorem v této době byla „závodní dráha“ Model C. (v provozu od roku 1961 do roku 1969).[8] Model C byl překonfigurován jako tokamak v roce 1969,[7] stát se Symetrický Tokamak (SVATÝ).[9]

V 70. letech se výzkum PPPL zaměřil na ruský tokamak design, když vyšlo najevo, že se jednalo o uspokojivější design zadržování než stellarator. V květnu 1972 Adiabatický toroidní kompresor (ATC) zahájil provoz. The Princetonský velký torus, tokamak, provozovaný od roku 1975.

V roce 1982 PPPL pod vedením Harold Furth měl Fúzní testovací reaktor Tokamak (TFTR ) online, který fungoval do roku 1997.[10] Počínaje rokem 1993 začala TFTR jako první na světě používat směsi 50/50 deuterium -tritium. V roce 1994 přineslo nevídaných 10,7 megawattů fúzní energie.[10]

V roce 1999 Národní experiment sférického torusu (NSTX), založený na konceptu sférického tokamaku, přišel online na PPPL. Laboratorní vědci spolupracují s vědci na vědě a technologii fúze v jiných zařízeních, domácích i zahraničních. Zaměstnanci aplikují znalosti získané ve výzkumu fúze na řadu teoretických a experimentálních oblastí včetně věda o materiálech, sluneční fyzika, chemie, a výrobní.

Zahřívání lichou paritou bylo demonstrováno v experimentu PFRC-1 o poloměru 4 cm v roce 2006. PFRC-2 má poloměr plazmy 8 cm. Studie ohřevu elektronů v PFRC-2 dosáhly 500 eV s délkou pulzu 300 ms.[11]

V roce 2015 dokončila laboratoř Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) amerického ministerstva energetiky National Spherical Torus Experiment Upgrade (NSTX-U), která z něj činí nejvýkonnější experimentální fúzní zařízení neboli tokamak svého druhu na světě. Pokusy budou testovat schopnost modernizovaného sférického zařízení udržovat vysoce výkonnou plazmu za podmínek extrémního tepla a energie. Výsledky by mohly silně ovlivnit konstrukci budoucích fúzních reaktorů.[12]

V roce 2017 skupina získala grant NIAC fáze II spolu se dvěma STTR NASA, které financovaly subsystém RF a subsystém supravodivé cívky.[11]

Ředitelé

V roce 1961 se Gottlieb stal prvním ředitelem přejmenované laboratoře fyziky plazmatu Princeton.[13][14]

Časová osa velkých výzkumných projektů a experimentů

Konfigurace s obráceným polem PrincetonExperiment s lithiovým tokamakemNárodní experiment sférického torusuFúzní testovací reaktor TokamakPrincetonský velký torusStelarátor modelu C.Steven CowleyRobert J. GoldstonRonald C. DavidsonHarold FürthMelvin B. GottliebLyman Spitzer

Další experimenty

Plazmová věda a technologie

  • Dynamika paprsku a neutrální plazma
  • Laboratoř pro plazmovou nanosyntézu (LPN)[20]

Teoretická fyzika plazmatu

  • DOE Vědecká simulační iniciativa
  • Pracovní skupina USA pro MHD
  • Konsorcium teorie reverzní konfigurace (FRC)
  • Kódy návrhu a analýzy fyziky Tokamak
  • TRANSP kód
  • Knihovna modulů National Transport Code Collaboration (NTCC)

Viz také

Reference

  1. ^ „Stipendium a výzkum“. Princetonský profil. Univerzita Princeton. Citováno 10. května 2019.
  2. ^ „10 otázek pro Stevena Cowleyho, nového ředitele laboratoře fyziky plazmatu Princeton | Laboratoř fyziky plazmatu Princeton“. www.pppl.gov.
  3. ^ Tanner, Earl C. (1977) Project Matterhorn: neformální historie Princeton University Plasma Physics Laboratory, Princeton, New Jersey, s. 1. 77, OCLC  80717532
  4. ^ "Časová osa". Laboratoř fyziky plazmatu Princeton.
  5. ^ Burke, James (1999) Web znalostí: Od elektronických agentů po Stonehenge a zpět - a další cesty znalostmi Simon & Schuster, New York, s. 241-42, ISBN  0-684-85934-3
  6. ^ Bromberg, Joan Lisa (1982) Fúze: Věda, politika a vynález nového zdroje energie MIT Stiskněte, Cambridge, Massachusetts, p. 97, ISBN  0-262-02180-3
  7. ^ A b C „Hlavní body výzkumu raného stellarátoru v Princetonu. Stix. 1997“ (PDF).
  8. ^ "Experimenty na modelu Stellarator C. S. Yoshikawa a T.H. Stix." doi:10.1088/0029-5515/25/9/047. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  9. ^ "Časová osa | Princetonská laboratoř fyziky plazmatu". www.pppl.gov.
  10. ^ A b C d Staff (1996) „Fusion Lab Planning Big Reactor's Last Run“ Záznam, 22. prosince 1996, s. N-07
  11. ^ A b Wang, Brian (22. června 2019). „Průběh pohonu při změně přímého pohonu fúze - NextBigFuture.com“. www.nextbigfuture.com. Citováno 2019-06-22.
  12. ^ "Vylepšení experimentu s národním sférickým torusem (NSTX-U) | Princetonská laboratoř fyziky plazmatu". www.pppl.gov.
  13. ^ Bromberg, Joan Lisa (1982) Fúze: Věda, politika a vynález nového zdroje energie MIT Press, Cambridge, Massachusetts, p. 130, ISBN  0-262-02180-3
  14. ^ "Dějiny". Laboratoř fyziky plazmatu Princeton. Archivovány od originál dne 12. 5. 2009.
  15. ^ Stern, Robert (2007) „Princetonské fúzní centrum ztratí vlivného vůdce“ Hvězdná kniha Newark, New Jersey, 15. prosince 2007, s. 20
  16. ^ „Tisková zpráva, Prager vede Laboratoř fyziky plazmatu Princeton DOE“. Citováno 2008-08-09.
  17. ^ „Ředitel PPPL Stewart Prager schází | Princetonská laboratoř fyziky plazmatu“. www.pppl.gov.
  18. ^ „PPPL má nového prozatímního ředitele a pokračuje v konstrukci prototypových magnetů | Princeton Plasma Physics Lab“. www.pppl.gov.
  19. ^ „Steven Cowley jmenován ředitelem Laboratoře fyziky plazmatu Princeton DOE“. 2018-05-16. Archivováno od originálu 16. 5. 2018.
  20. ^ "Laboratoř pro plazmovou nanosyntézu" (LPN) ", Princeton Plasma Physics Laboratory, zpřístupněno 16. května 2018

externí odkazy