stringtranslate.com

Мегаамперный сферический токамак

51°39′33″с.ш. 1°13′50″з.д. / 51,65917°с.ш. 1,23056°з.д. / 51,65917; -1,23056

Mega Ampere Spherical Tokamak ( MAST ) был экспериментом по ядерному синтезу , тестирующим сферический реактор ядерного синтеза токамак , и заказанным EURATOM / UKAEA . Первоначальный эксперимент MAST проводился в Калхэмском центре термоядерной энергии , Оксфордшир , Англия, с декабря 1999 года по сентябрь 2013 года. Последующий эксперимент под названием MAST Upgrade начал работу в 2020 году. [1]

Дизайн

Сферический токамак по форме больше похож на очищенное от сердцевины яблоко, чем на традиционную тороидальную конструкцию в форме пончика, используемую в таких экспериментах, как ИТЭР . Сферические токамаки более эффективны в использовании магнитного поля.

MAST включал инжектор нейтрального пучка для нагрева плазмы. Он использовал технику компрессии слияния для формирования плазмы вместо обычной прямой индукции. Компрессия слияния сохраняет поток центрального соленоида , который затем может быть использован для увеличения тока плазмы и/или поддержания требуемого тока с плоской вершиной.

Объем плазмы MAST составлял около 8 кубических метров. Он удерживал плазму с плотностью порядка 10 203 .

Плазма MAST имела почти круглый внешний профиль. Расширения сверху и снизу — это плазма, текущая к кольцевым диверторам , ключевая особенность современных конструкций токамаков.

Эксперименты

MAST подтвердил повышенную эффективность работы сферических токамаков, продемонстрировав высокую бету (отношение давления плазмы к давлению ограничивающего магнитного поля). MAST провел эксперименты по контролю и смягчению неустойчивостей на краю плазмы — так называемых Edge Localised Modes или ELM.

История

МАСТ

MAST был разработан для подтверждения результатов более раннего эксперимента на токамаке с малым аспектным отношением (START) (1990–1998 гг.) в более крупном, более целенаправленном эксперименте.

Проектирование MAST продолжалось с 1995 по 1997 год, строительство началось в 1997 году, а первая плазма была получена в 1999 году.

Первые результаты MAST показывают, что режим H достигается с большей легкостью и меньшими затратами энергии, чем ожидалось, при значительном улучшении удержания, что является фундаментальным моментом для любого сценария производства энергии. Наконец, были успешно протестированы различные сценарии для уменьшения потока энергии в центральном соленоиде по сравнению с током плазмы, что представляет собой еще один фундаментальный момент для проектирования демонстрационного сферического токамака. [2]

За время своего существования MAST произвел 30 471 плазму (импульсами до 0,5 сек). В октябре 2013 года реактор был остановлен для модернизации до MAST Upgrade. [3]

Обновление MAST

MAST Upgrade — это эксперимент-преемник MAST, также в Калхэмском центре. Модернизация, которая обошлась в 45 млн фунтов стерлингов, началась в 2013 году и, как ожидалось, значительно превзойдет MAST по мощности нагрева, току плазмы, магнитному полю и длине импульса.

MAST Upgrade начал работу 29 октября 2020 года. [4]

Одной из самых примечательных особенностей MAST Upgrade является дивертор Super-X. Дивертор удаляет избыток тепла и примесей из плазмы. Обычные конструкции дивертора в масштабах электростанции будут испытывать высокие тепловые нагрузки и должны будут регулярно заменяться. Ожидалось, что дивертор Super-X будет создавать тепловые нагрузки, которые примерно в десять раз ниже [5], и изначально считался успешным. [6]

Сферический токамак для производства энергии

Проектирование следующего поколения сферического токамака для производства энергии (STEP) началось в 2019 году с государственным финансированием в размере 220 миллионов фунтов стерлингов. Планируется начать эксплуатацию в 2040-х годах. [7] Текущий план не включает установку по производству трития. [8]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "MAST Upgrade Research Plan, November 2019" (PDF) . Culham Centre for Fusion Energy . Получено 26.10.2020 .
  2. ^ Sykes, A.; Akers, RJ; Appel, LC; Arends, ER; Carolan, PG; Conway, NJ; Counsell, GF; Cunningham, G.; Dnestrovskij, A.; Dnestrovskij, Yu.N.; Field, AR; Fielding, SJ; Gryaznevich, MP; Korsholm, S.; Laird, E. (октябрь 2001 г.). "Первые результаты MAST". Nuclear Fusion . 41 (10): 1423–1433. Bibcode :2001NucFu..41.1423S. doi :10.1088/0029-5515/41/10/310. ISSN  0029-5515. S2CID  250816599.
  3. ^ "Новости: прощай MAST — и привет MAST Upgrade". Ccfe.ac.uk. Архивировано из оригинала 2017-06-16 . Получено 2015-12-11 .
  4. ^ Ринкон, Пол (29.10.2020). «Эксперимент по термоядерному синтезу EUROATOM в Великобритании используется в поисках чистой энергии». BBC News Online . Получено 30.10.2020 .
  5. ^ «Эксперимент ЕВРОАТОМ может устранить препятствие на пути к термоядерному синтезу». BBC News Online . 2021-05-26 . Получено 2021-05-26 .
  6. ^ "Mast Upgrade: британский эксперимент может устранить препятствие на пути к термоядерному синтезу". BBC News . 2021-05-25 . Получено 2021-05-26 .
  7. ^ "STEP". Калхэмский центр термоядерной энергии . Получено 27.11.2020 .
  8. ^ Клери, Дэниел (2020-12-02). «Великобритания ищет место для первой в мире термоядерной электростанции». Наука . doi :10.1126/science.abf9768. ISSN  0036-8075. S2CID  230611562.

Внешние ссылки