Новий експеримент із реактором типу токамак, тобто тороїдальною камерою з магнітною котушкою, завершився успіхом. Плазму вдалося утримувати довше, ніж одну хвилину.
Необхідність регулювання екстремальних теплових навантажень у токамаку
Вперше дослідницька група продемонструвала в умовах металевих стінок плазмовий режим, який одночасно забезпечує часткове відокремлення дивертора, режим високого утримання (H-режим) без граничних локалізованих режимів (ELM) та високі показники п’єдесталу. Цей комплексний режим підтримували впродовж кількох хвилин. Результати дослідження опубліковані в журналі Physical Review Letters.
Команду очолював професор Сюй Гошен з Інституту фізики плазми при Інституті фізичних наук м. Хефей Китайської академії наук.
Для керованого ядерного синтезу необхідно регулювати екстремальні теплові навантаження на пластини дивертора, одночасно підтримуючи стабільність плазми. Хоча домішкові гази можуть зменшувати тепло дивертора шляхом відриву, надмірне охолодження може пошкодити край плазми, а плазми H-режиму схильні до раптових, руйнівних ELM. Досягнення стаціонарного режиму, що розв’язує обидві проблеми, було головною міжнародною метою.
У цій роботі команда контролювала введення легких домішкових газів для створення на токамаку EAST нового режиму плазми, який отримав назву «режим відокремленого дивертора та п’єдесталу, що характеризується турбулентністю» (DTP).
Завдяки точному регулюванню введення газу в режимі реального часу команда досягла часткового відокремлення дивертора, зберігаючи при цьому стабільність плазми. У цьому режимі тепловий потік до пластин дивертора був значно зменшений, ELM були повністю придушені, а температура електронів на п’єдесталі значно зросла, що покращило загальне утримання енергії.
Утримання плазми впродовж хвилини
Часткове відокремлення у поєднанні із закритою геометрією дивертора, утриманими та перекачуваними нейтральними частинками, зменшило охолодження п’єдесталу та посилило температурний градієнт.
Посилений градієнт спричинив виникнення мікротурбулентності, визначеної як режими утриманих електронів, що керуються температурним градієнтом, які природним чином транспортували частинки та тепло назовні.
Цей канал транспорту обмежив наростання тиску в п’єдесталі, запобіг виникненню граничних локалізованих режимів та забезпечив стабільну плазму з високими характеристиками протягом хвилини — це є важливим кроком на шляху до стабільної роботи термоядерного синтезу з довгими імпульсами.
На думку команди, це дослідження пропонує потенційне розв’язання давньої проблеми балансування управління тепловим навантаженням дивертора з ефективним утриманням плазми.
За матеріалами phys.org
