Литиевый токамак Эксперимент - Lithium Tokamak Experiment

LTX
Литиевый токамак Эксперимент
	Плазменный сосуд LTX
Тип устройства	Токамак
Место расположения	Принстон, Нью-Джерси, Соединенные Штаты
Принадлежность	Принстонская лаборатория физики плазмы
История
Дата (даты) строительства	2000 (как CDX-U)
Год (ы) эксплуатации	2008-настоящее время
Предшествует	Текущее экспериментальное обновление привода (CDX-U)
Ссылки
Интернет сайт	Эксперимент на литиевом токамаке (LTX)

В Литиевый токамак Эксперимент (LTX), и его предшественник, Текущий эксперимент с драйверами - обновление (CDX-U), это устройства, предназначенные для исследования жидкости литий как плазменный компонент (PFC) при Принстонская лаборатория физики плазмы.

Преимущества лития как PFC

Одна из текущих проблем коммерческих термоядерная энергия разработка - это выбор материала для обращенных к плазме частей корпуса реактора, также известных как первая стенка. Большинство реакторов работают при эквивалентном высоком вакууме и, следовательно, требуют высокопрочных материалов, чтобы противостоять внутреннему давлению магнитов на пустую внутреннюю часть. Типичные материалы - это те, которые используются в других химических и атомных процессах, например, различные стальные сплавы.

К сожалению, эти же материалы имеют ряд недостатков при использовании в термоядерных реакторах. Одна из основных проблем заключается в том, что, когда ускользнувшее термоядерное топливо попадает в материал, оно охлаждается, возвращаясь в массу топлива при более низкой температуре и охлаждая топливо в целом. Это известно как «переработка». Во-вторых, эти реакции могут также отщеплять атомы металлов, и из-за их высокой атомной массы или "высокого Z", когда они нагреваются, они выделяют большое количество Рентгеновские лучи который также охлаждает плазменное топливо.

Одной из привлекательных особенностей жидкого литиевого ПФУ является то, что он практически исключает переработку. Это связано с тем, что литий обладает высокой химической реакционной способностью с атомарным водород, который затем сохраняется в PFC. Кроме того, у лития низкий атомный номер Z. Это дает минимально возможные потери энергии из-за излучения материала PFC, которое может оказаться в плазме, потому что излучение сильно увеличивается с увеличением Z. Наконец, текущий жидкий литий также потенциально может справиться с ожидается высокая плотность мощности на стенках реактора.

Производительность токамака

Все основные токамаки достигли наилучших показателей при минимальных условиях переработки. Теория предсказывает, что если удастся создать полностью неперерабатываемую стену, основная природа магнитное удержание будет изменено.^{[нужна цитата ]} Профили температуры и плотности, а также распределение плазменного тока потенциально могли бы устранить опасную нестабильность плазмы. Кроме того, механизмы переноса, вызывающие потерю энергии и частиц, будут уменьшены, и в результате может появиться плазма с более высоким удержанием энергии.^{[нужна цитата ]}

CDX-U

Ученый PPPL в CDX-U

Работал на PPPL с 2000 по 2005 год.^[1]

Как первое испытание жидкого литиевого PFC большой площади, CDX-U имел тороидальный лоток на дне вакуумная камера чтобы содержать литий. Даже при таком частичном отсутствии рециркуляции PFC были получены значительные улучшения в плазменных характеристиках. Примеси были уменьшены, и в 2005 году наблюдалось резкое улучшение (x6) удержания энергии.^[1]

Преобразование CDX-U в LTX

Чтобы добиться полного отсутствия рециклинга ПФУ, вакуумный сосуд CDX-U был разобран для установки внутри него подогреваемой внутренней оболочки. Это был важный шаг на пути преобразования CDX-U в LTX.

Первая плазменная установка LTX была представлена в 2008 году, а первые работы с литиевыми покрытиями для стенок были выполнены в 2010 году.^[1]

Строительство

Корпус был изготовлен из 3/8 дюйма. медь листы, которые имели нержавеющая сталь лайнер взрывно связанный к нему. Поверхность внутреннего корпуса LTX, обращенная к плазме из нержавеющей стали, будет покрыта литием между выстрелами с использованием электронно-лучевой испаритель. Если поддерживать температуру корпуса выше точки плавления лития, 90% площади LTX PFC (~ 5 м2) будет состоять из неперерабатываемого жидкого лития.

LTX-β

С 2016 по 2019 год LTX был обновлен до LTX-β.^[2] Модернизация увеличила магнитное поле примерно на две трети и добавила 500 кВт мощности. инжектор нейтрального луча обогрев.^[2] Первые результаты модернизированного объекта были объявлены в августе 2020 года.^[3]