Prairie View Rotamak

Prairie View (PV) Rotamak to eksperyment fizyki plazmy na Uniwersytecie Prairie View A&M . Eksperyment bada plazmy magnetycznej w celu wsparcia eksperymentów z kontrolowaną syntezą jądrową . W szczególności PV Rotamak może być używany jako tokamak sferyczny lub w konfiguracji z odwróconym polem . W pewnym okresie między 2015 a 2017 rokiem większość personelu zdecydowała się skorzystać z możliwości rozwoju kariery zawodowej. W 2017 r. dr Saganti z PVAMU przygotował i przedłożył raport końcowy dla Departamentu Energii (DOE) na temat całości prac badawczych wspieranych przez DOE przez 12 lat.

Tło

FRC i tokamaki sferyczne cieszą się zainteresowaniem społeczności fizyków plazmy ze względu na ich właściwości ograniczające i niewielkie rozmiary. Chociaż większość dużych eksperymentów z syntezą termojądrową na świecie to tokamaki , FRC i ST są postrzegane jako realna alternatywa ze względu na ich wyższą wartość beta , co oznacza, że taką samą moc wyjściową można wytworzyć z mniejszej objętości plazmy, a także ich dobrą stabilność plazmy .

Historia

PV Rotamak został zbudowany w 2001 roku, głównie z elementów rozebranego Flindersa Rotamaka. PV Rotamak dostarczył dane eksperymentalne do ponad 12 artykułów akademickich na temat fizyki plazmy od 2017 r. Nowsze ilustracje i krótkie filmy przedstawiające cały układ sprzętu można znaleźć w witrynie Google Saganti-PVSO.

Aparat

Aparatura eksperymentalna składa się z naczynia próżniowego, cewek elektromagnetycznych, systemu generowania częstotliwości radiowej (RF) dużej mocy do wytwarzania wirującego pola magnetycznego (RMF) oraz elementów diagnostycznych. Naczynie próżniowe wykonane jest ze Pyrex i ma 80 cm długości i 40 cm średnicy. Cewki elektromagnetyczne mogą wytwarzać pola magnetyczne o natężeniu do 230 gausów (0,023 tesli) w środku naczynia próżniowego. Inna cewka elektromagnetyczna przebiegająca przez oś naczynia próżniowego może wytworzyć pole magnetyczne niezbędne do przekształcenia urządzenia w kulisty tokamak . System generowania RF może dostarczyć do plazmy moc 400 kW w postaci wirującego pola magnetycznego o częstotliwości 500 kHz. RMF może działać jednorazowo przez 40 ms.

Parametry plazmy

$_$ PV _ To około 1000 razy mniej, niż musiałaby osiągnąć płonąca plazma termojądrowa. Temperatura elektronów podczas typowego wyładowania wynosi 10-30 eV , czyli jest ponownie około 1000 razy niższa niż w przypadku płonącej plazmy termojądrowej. Moc plazmy wynosi 400 kW, w porównaniu do 10 s MW w dużych tokamakach .

Składki

Wczesne eksperymenty na PV Rotamak miały na celu scharakteryzowanie różnicy między konfiguracją tokamaka FRC i sferyczną. Odkryli, że włączenie toroidalnego pola magnetycznego (przekształcanie FRC w ST) doprowadziło do zwiększenia uwięzienia cząstek i wydajności.

Późniejsze eksperymenty miały na celu scharakteryzowanie i złagodzenie trybu pochylenia FRC n = 1. Jest to niestabilność FRC, która może powodować utratę plazmy. Zmierzyli granice stabilności tego trybu i odkryli, że dodatkowa cewka elektromagnetyczna wokół środka maszyny rozdzieliła FRC na dwie oddzielne części, łagodząc tryb przechyłu.

Ostatnie (2015) eksperymenty na PV Rotamak dotyczyły ogrzewania plazmy za pomocą mikrofal. Do plazmy wstrzyknięto moc 6 kW. Naukowcy odkryli, że byli w stanie stosunkowo skutecznie napędzać prąd za pomocą mikrofal, ale ta niewielka ilość mocy nie była wystarczająca, aby w zauważalny sposób zmienić gęstość lub temperaturę plazmy.