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Tokamak à variable de configuración

Tokamak de configuración variable (TCV): vista interior, con el toro revestido de grafito. Cortesía de CRPP-EPFL, Asociación Suiza-Euratom
Tokamak con variable de configuración (TCV): vista general de la configuración. Cortesía de CRPP-EPFL, Asociación Suiza-Euratom

El tokamak de configuración variable ( TCV , literalmente "tokamak de configuración variable") es un tokamak experimental ubicado en el Swiss Plasma Center (SPC) de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Lausana , Suiza . Como la instalación experimental más grande del Swiss Plasma Center, [1] el tokamak TCV explora la física de la fusión por confinamiento magnético . Se distingue de otros tokamaks por su capacidad especializada de modelado de plasma , que puede producir diversas formas de plasma sin requerir modificaciones de hardware.

La investigación realizada en TCV contribuye a la comprensión de la física del ITER y de las futuras plantas de energía de fusión como DEMO . Actualmente forma parte del programa Tokamak de tamaño mediano (MST) de EUROfusion , [2] junto con ASDEX Upgrade , MAST Upgrade y WEST .

El tokamak TCV produjo su primer plasma en noviembre de 1992 y su funcionamiento completo comenzó en junio de 1993. [3]

Características

Modelado de plasma

El TCV cuenta con un recipiente de vacío rectangular muy alargado y 16 bobinas alimentadas independientemente que facilitan el desarrollo de nuevas configuraciones de plasma. Un ejemplo notable es el descubrimiento de un confinamiento significativamente mejorado con la forma de triangularidad negativa a fines de la década de 1990. [4] También se realizaron y exploraron nuevas configuraciones de desviador, como el desviador de copo de nieve, en el TCV.

Sistema ECRH-ECCD

El sistema de calentamiento por resonancia de ciclotrón electrónico (ECRH) proporciona calefacción auxiliar . La energía EC en modo X suministrada por los girotrones X2 (segundo armónico) y X3 (tercer armónico) se puede lanzar desde el lateral o desde arriba. El sistema también puede admitir corriente de plasma no inductiva a través de la unidad de corriente de ciclotrón electrónico (ECCD). TCV es la primera máquina del mundo que ha informado de plasma con corriente completa en ECCD en 2000. [5]

Sistema de inyección de haz neutro

El sistema de inyección de haz neutro (NBI) se ha utilizado en TCV desde 2015 para el calentamiento auxiliar de iones directos, lo que facilita el acceso a regímenes de plasma con alta presión de plasma, un rango más amplio de relaciones de temperatura y una importante población de iones rápidos. [6] TCV cuenta actualmente con dos haces neutros de calentamiento y un haz neutro de diagnóstico. El primer inyector de haz neutro de calentamiento puede proporcionar hasta 1,3 MW de potencia de calentamiento.

Deflectores neutros extraíbles

Históricamente, la TCV cuenta con un desviador "abierto" con una separación limitada entre la región del desviador y el plasma principal. En 2019, la TCV comenzó a funcionar con deflectores neutros extraíbles para maximizar la compresión neutra del desviador al limitar el tránsito de neutros reciclados desde la pared hasta el plasma confinado. [7] Hay deflectores de diferentes longitudes disponibles, lo que permite el estudio experimental del cierre variable del desviador.

Investigaciones y descubrimientos importantes

Triangularidad negativa

Se demuestra por primera vez en TCV que la triangularidad negativa, donde la sección transversal del plasma tiene la forma de una D invertida que apunta al centro, puede producir un confinamiento significativamente mejorado. Es particularmente atractivo porque los modos localizados en el borde (ELM) se pueden evitar como un régimen inherente libre de ELM, mientras que se mantiene un núcleo de alto confinamiento. Esto ha motivado al tokamak DIII-D en San Diego a instalar un blindaje adicional de tejas de grafito para realizar una campaña experimental dedicada a principios de 2023.

Desviadores avanzados

Estudios principales

Historia

Referencias

  1. ^ "Swiss Plasma Center (SPC) | ETH-Board". www.ethrat.ch . Archivado desde el original el 2020-12-03 . Consultado el 2020-12-08 .
  2. ^ "Tokamaks de tamaño mediano". EUROfusion . Consultado el 19 de agosto de 2023 .
  3. ^ Hofmann, F; Lister, JB; Anton, W; Barry, S; Behn, R; Bernel, S; Besson, G; Buhlmann, F; Chavan, R; Corboz, M; Dutch, MJ; Duval, BP; Fasel, D; Favre, A; Franke, S (1994-12-01). "Creación y control de plasmas de forma variable en TCV". Plasma Physics and Controlled Fusion . 36 (12B): B277–B287. doi :10.1088/0741-3335/36/12B/023. ISSN  0741-3335. S2CID  250759524.
  4. ^ Pochelón, A; Goodman, TP; Henderson, M; Angioni, C; Behn, R; Coda, S; Hofmann, F; Hogge, JP; Kirneva, N; Martínov, AA; Moret, J.-M; Pietrzyk, ZA; Porcelli, F; Reimerdes, H; Rommers, J (noviembre de 1999). "Confinamiento de energía y actividad MHD en plasmas TCV conformados con calentamiento por ciclotrón de electrones localizado". Fusión nuclear . 39 (11 años): 1807–1818. Código bibliográfico : 1999NucFu..39.1807P. doi :10.1088/0029-5515/39/11Y/321. ISSN  0029-5515. S2CID  250775203.
  5. ^ Sauter, O.; Henderson, MA; Hofmann, F.; Goodman, T.; Alberti, S.; Angioni, C.; Appert, K.; Behn, R.; Blanchard, P.; Bosshard, P.; Chavan, R.; Coda, S.; Duval, BP; Fasel, D.; Favre, A. (10 de abril de 2000). "Corriente totalmente no inductiva en estado estacionario impulsada por ondas de ciclotrón electrónico en un plasma confinado magnéticamente". Physical Review Letters . 84 (15): 3322–3325. Bibcode :2000PhRvL..84.3322S. doi :10.1103/PhysRevLett.84.3322. ISSN  0031-9007. PMID  11019080.
  6. ^ Karpushov, Alejandro N.; Bagnato, Filippo; Baquero-Ruiz, Marcelo; Coda, Stefano; Colandrea, Claudia; Dolizy, Federico; Dubray, Jérémie; Duval, Basil P.; Fasel, Damián; Fasoli, Ambrogio; Jacquier, Rémy; Lavanchy, Pierre; Marletaz, Blaise; Martín, Yves; Martinelli, Lorenzo (febrero de 2023). "Actualización del sistema de calefacción por haz neutro del tokamak TCV - segundo haz neutro de alta energía". Ingeniería y Diseño de Fusión . 187 : 113384. doi : 10.1016/j.fusengdes.2022.113384 .
  7. ^ Reimerdes, H.; Duval, BP; Elaian, H.; Fasoli, A.; Fevrier, O.; Theiler, C.; Bagnato, F.; Baquero-Ruiz, M.; Blanchard, P.; Brida, D.; Colandrea, C.; De Oliveira, H.; Galassi, D.; Gorno, S.; Henderson, S. (1 de febrero de 2021). "Operación inicial de TCV con desviador desconcertado". Fusión nuclear . 61 (2): 024002. Código bibliográfico : 2021NucFu..61b4002R. doi :10.1088/1741-4326/abd196. hdl : 21.11116/0000-0007-D639-8 . Revista de Ciencias de  la Computación  .
  8. ^ Calefacción auxiliar TCV.
  9. ^ "Manteniendo la investigación sobre la fusión en marcha: Tres tokamaks y un stellarator. Agosto de 2015". Archivado desde el original el 15 de abril de 2016. Consultado el 26 de marzo de 2016 .

Enlaces externos

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