En la fusión por confinamiento magnético , un desviador es una configuración de campo magnético que desvía el calor y las partículas que escapan del plasma confinado magnéticamente hacia componentes dedicados que miran hacia el plasma , separando así espacialmente la región de interacciones plasma-superficie del núcleo confinado (en contraste con la configuración limitada). Esto requiere establecer una configuración magnética delimitada por una separatriz , que normalmente se logra mediante la creación de nulos de campo poloidal (puntos X) utilizando bobinas externas.
El desviador es una parte fundamental de los dispositivos de fusión por confinamiento magnético, introducido por primera vez por Lyman Spitzer en la década de 1950 para el concepto de estelarizador . [1] [2] Extrae el calor y las cenizas producidas por la reacción de fusión al tiempo que protege la cámara principal de las cargas térmicas y reduce el nivel de contaminación del plasma debido a las impurezas pulverizadas . En los tokamaks , los modos de alto confinamiento se logran más fácilmente en configuraciones desviadas.
En la actualidad, se espera que las futuras plantas de energía de fusión generen cargas térmicas en el desviador que superen con creces los límites de ingeniería de los componentes orientados al plasma . La búsqueda de estrategias de mitigación para el desafío del escape de energía del desviador es un tema importante en la investigación sobre la fusión nuclear.
Un tokamak con un desviador se conoce como tokamak desviador o tokamak de configuración desviadora . En esta configuración, las partículas escapan a través de un "espacio" magnético ( separatriz ), que permite que la parte del desviador que absorbe energía se coloque fuera del plasma. La configuración del desviador también facilita la obtención de un modo de funcionamiento H más estable . El material que reviste el plasma en el desviador se enfrenta a tensiones significativamente diferentes en comparación con la mayor parte de la primera pared .
En los estellaradores , las islas magnéticas de orden bajo se pueden utilizar para formar un volumen desviador, el desviador de isla , para gestionar la energía y el escape de partículas. [3] El desviador de isla ha demostrado éxito en el acceso y la estabilización de escenarios desprendidos y ha demostrado un flujo de calor confiable y un control de desprendimiento con inyección de gas hidrógeno y siembra de impurezas en el estellarador W7-X . [4] [5] La cadena de islas magnéticas en el borde del plasma puede controlar el abastecimiento de combustible del plasma. [6] A pesar de algunos desafíos, el concepto de desviador de isla ha demostrado un gran potencial para gestionar la energía y el escape de partículas en reactores de fusión, y una mayor investigación podría conducir a una operación más eficiente y confiable en el futuro. [7]
El desviador helicoidal , tal como se emplea en el dispositivo helicoidal grande (LHD), utiliza bobinas helicoidales grandes para crear un campo desviador. Este diseño permite el ajuste del tamaño de la capa estocástica, situada entre el volumen de plasma confinado y las líneas de campo que terminan en la placa del desviador. Sin embargo, la compatibilidad del desviador helicoidal con los estelaradores optimizados para el transporte neoclásico sigue siendo incierta. [8]
El desviador no resonante ofrece un diseño alternativo para estelarizadores optimizados con corrientes de arranque significativas. Este enfoque aprovecha las "crestas" agudas en el límite del plasma para canalizar el flujo. Las corrientes de arranque modifican la forma, no la ubicación, de estas crestas, lo que proporciona un mecanismo de canalización eficaz. Este diseño, aunque prometedor, aún no se ha probado experimentalmente. [9]
Dada la complejidad del diseño de los desviadores estelares, en comparación con sus contrapartes tokamak bidimensionales, una comprensión profunda de su rendimiento es crucial para la optimización de los desviadores estelares. Los experimentos con desviadores en el W7-X y el LHD han mostrado resultados prometedores y brindan información valiosa para futuras mejoras en la forma y el rendimiento. Además, la llegada de desviadores no resonantes ofrece un camino emocionante para los desviadores estelares cuasi simétricos y otras configuraciones no optimizadas para minimizar las corrientes de plasma. [10]