DIII-D (токамак) - DIII-D (tokamak)

DIII-D
	Рабочий внутри судна DIII-D
Тип устройства	Токамак
Место расположения	Сан Диего, Калифорния, нас
Принадлежность	General Atomics
Технические характеристики
Большой радиус	1,67 м (5 футов 6 дюймов)
Малый радиус	0,67 м (2 фута 2 дюйма)
Магнитное поле	2,2 Т (22000 G) (тороидальный)
Мощность нагрева	23 МВт
Плазменный ток	вплоть до 2.0 MA
История
Год (ы) эксплуатации	1986-настоящее время
Предшествует	Дублет III

DIII-D это токамак который эксплуатируется с конца 1980-х годов General Atomics (Прирост Сан Диего, США, для Министерства энергетики США. Национальный центр термоядерного синтеза DIII-D является частью продолжающихся усилий по достижению магнитно-ограниченный синтез. Миссия исследовательской программы DIII-D состоит в том, чтобы создать научную основу для оптимизации токамак подход к производству термоядерной энергии.^[1]

DIII-D был построен на основе более раннего Doublet III, третьего в серии машин, построенных в GA для экспериментов с токамаками, имеющими некруглое поперечное сечение плазмы. Эта работа продемонстрировала, что определенные формы сильно подавляют различные нестабильности в плазме, что приводит к гораздо более высокому давлению плазмы и производительности. DIII-D назван так потому, что плазма имеет форму буквы D, форма, которая сейчас широко используется в современных конструкциях, и привела к созданию класса машин, известных как «продвинутые токамаки». Продвинутые токамаки характеризуются работой на высоких плазма β через сильный плазменное формование, активный контроль различных нестабильностей плазмы и достижение установившихся профилей тока и давления, обеспечивающих удержание высокой энергии для высокого усиления термоядерного синтеза (отношение мощности термоядерного синтеза к мощности нагрева).

DIII-D - один из двух крупных экспериментов по магнитному синтезу в США (второй - NSTX-U в PPPL ) при поддержке Управления науки Министерства энергетики США. Программа сосредоточена на исследованиях и разработках для обеспечения стабильной работы усовершенствованных токамаков и поддержки проектирования и эксплуатации токамака. ИТЭР эксперимент сейчас строится во Франции. ИТЭР предназначен для демонстрации самоподдерживающейся горящей плазмы, которая будет производить в 10 раз больше энергии в результате реакций синтеза, чем требуется для нагрева.

Программа исследований DIII-D

Программа исследований DIII-D - это крупное международное сотрудничество, в котором участвуют более 600 пользователей из более чем 100 учреждений. General Atomics управляет Сан Диего -на базе для Министерство энергетики США через Управление науки о термоядерной энергии.^[2]

Исследования в DIII-D направлены на выяснение основных физических процессов, которые управляют поведением горячей замагниченной плазмы, и на создание научной основы для будущих устройств с горящей плазмой, таких как ИТЭР. В конечном итоге цель состоит в том, чтобы использовать это понимание для разработки экономически привлекательной термоядерной электростанции.

Токамак состоит из тороидальной вакуумной камеры, окруженной катушками магнитного поля, которые содержат и формируют плазму. Плазма создается путем приложения напряжения, которое генерирует в камере большой электрический ток (более одного миллиона ампер). Плазма нагревается до температуры в десять раз выше, чем у Солнца, за счет комбинации мощных нейтральных лучей и микроволн. Состояние плазмы измеряется с помощью приборов, основанных на интенсивных лазерах, микроволнах и других точных средствах диагностики плазмы.^[3]

Эксперименты исследуют такие темы, как удержание, переходные процессы, а также выброс энергии и частиц. DIII-D также используется в качестве испытательного стенда для исследования инновационных механизмов нагрева плазмы, подачи топлива и подачи тока.

История

Схема Дублета II

В мае 1974 года AEC выбрала General Atomics для создания эксперимента по магнитному синтезу Doublet III, основанного на успехе более ранних экспериментов по магнитному удержанию Doublet I и II. В феврале 1978 года термоядерный эксперимент Doublet III осуществил первую операцию с плазмой в General Atomics. Позже машина была модернизирована и в 1986 году переименована в DIII-D. ^[4]

Программа DIII-D достигла нескольких вех в развитии термоядерного синтеза, включая самые высокие плазма β (отношение давления плазмы к магнитному давлению), когда-либо достигнутый в то время (начало 1980-х годов), и самый высокий поток нейтронов (скорость синтеза), когда-либо достигнутый в то время (начало 1990-х годов). К крупным научным открытиям относится проверка подавления турбулентности сдвигающимся потоком в 1990-х годах, а также как активных, так и пассивных механизмов подавления локализованной моды в 2000-х годах.