나선 대칭 실험

Helically Symmetric Experiment
HSX
헬리컬 대칭 eXperiment
HSX picture.jpg
디바이스 타입스텔라레이터
위치미국 위스콘신 주, 매디슨
제휴위스콘신 대학교 매디슨
기술사양
장반경1.2m(3피트 11인치)
마이너 반지름0.15m(5.9인치)
플라즈마 볼륨0.44 m3
자기장1.25 T (12,500 G)
난방 전력100kW(ECH)
퇴원기간0.2초(표준)
플라즈마 전류13.4kA
플라즈마 온도2000 ~ 2500 eV (전자 온도)
역사
운용년도1999–현재
링크
기타 링크HSX 디바이스 파라미터

헬리컬리 대칭 실험(HSX, 헬리컬리 대칭 eXperiment)은 위스콘신-매디슨 대학의 실험용 플라즈마 구속 장치로, 핵융합 원자로에 통합되도록 의도된 설계 원칙을 가지고 있다.HSX는 플라즈마를 포함하기 위해 자기장을 생성하는 외부 전자석이 있는 트로이드 모양의 압력 용기인 모듈러형 코일 스텔라레이터입니다.그것은 [1]1999년에 운영을 시작했다.

배경

주요 기사:스텔라레이터

스텔라레이터는 외부 자기 코일에 의해 고온 플라즈마를 제한하기 위해 필요한 모든 자기장을 생성하는 자기 제한 융합 장치입니다.반대로 토카막 및 반전장 핀치에서는 플라즈마를 흐르는 전류와 외부 자석의 상호작용에 의해 자기장이 생성된다.이 큰 외부 구동 플라즈마 전류가 없기 때문에 스텔라레이터는 정상 상태 핵융합 발전소에 적합합니다.

그러나 비대칭적인 자기장 특성으로 인해 오래된 스텔라레이터는 자기장 라인의 트로이덜과 헬리컬 변조의 조합을 가지고 있으며, 이는 핵융합 관련 조건에서 구속 부피에서 플라즈마 수송을 많이 유발하며, 이는 ITE에서 예상했던 것보다 더 나은 입자 구속을 갖는 웬델슈타인 7-X에서 해결된다.R, 혈장 지속시간 30분을 달성한다.오래된 별의 이러한 큰 수송은 핵융합 원자로로서의 성능을 제한할 수 있다.

이 문제는 자기장 형상을 맞춤화함으로써 크게 줄일 수 있습니다.지난 20년 동안 컴퓨터 모델링 능력이 극적으로 향상되면서 자기 기하학이 "최적화"되어 이 운송을 감소시켰고, 그 결과 "준대칭 스텔라레이터"라고 불리는 새로운 등급의 스텔라레이터가 탄생했습니다.컴퓨터 모델링된 홀수 모양의 전자석은 필요한 자기장 구성을 직접 생성합니다.이 장치들은 토카막의 양호한 구속 특성과 기존 항성계의 정상 상태를 결합합니다.위스콘신-매디슨 대학의 헬리컬 대칭 실험(HSX)은 준나선 대칭 스텔라레이터(나선 대칭 축)입니다.

장치

HSX의 자기장은 4개의 필드 주기에 배치된 48개의 트위스트 코일 세트에 의해 생성됩니다.HSX는 보통 플라즈마 컬럼의 중심에 있는 1테슬라 자기장에서 작동합니다.보조 코일 세트는 비교를 위해 기존의 스텔라레이터 특성을 모방하기 위해 의도적으로 대칭을 깨기 위해 사용된다.

HSX 진공 용기는 스테인리스강으로 제조되며, 자기 형상을 따르도록 나선형으로 형성되어 있습니다.

플라즈마 형성 및 가열은 28GHz, 100kW 전자 사이클로트론 공명 가열(ECRH)을 사용하여 이루어집니다.두 번째 100kW 자이로트론은 최근 열 펄스 변조 [2]연구를 수행하기 위해 HSX에 설치되었습니다.

운용

다양한 [citation needed]실험을 위해 온도가 3킬로전자볼트, 밀도가 약 8×1012/cc에 이르는 플라즈마가 일상적으로 형성된다.

서브시스템, 진단

HSX에는 플라즈마 및 자기장의 특성을 측정하기 위한 대규모 진단 세트가 있습니다.다음은 주요 진단 및 하위 시스템 목록을 보여 줍니다.

목표 및 주요 성과

HSX는 기존의 항성생성기 [citation needed]개념에 비해 크게 개선된 준대칭성 항성생성기의 물리학에 근본적인 공헌을 해왔고 앞으로도 그럴 것입니다.여기에는 다음이 포함됩니다.

  • 준대칭성 방향의 큰 이온 흐름 측정
  • 준대칭성 방향의 흐름 감쇠 감소
  • 플럭스 표면으로부터의 통과 입자 편차 감소
  • 직접 손실 궤도 감소
  • 신고전주의 수송의 감소
  • 높은 유효 변환으로 인한 평형 병렬 전류 감소

진행 중인 실험

많은 실험 및 컴퓨터 연구 작업이 학생, 직원 및 학부에 의해 HSX에서 수행되고 있습니다.그 중 일부는 미국 및 해외의 다른 대학 및 국립 연구소와 협력하고 있다.현재 주요 연구 프로젝트는 다음과 같습니다.

  • 플라즈마 흐름에 대한 준대칭성의 영향
  • 불순물 수송
  • 무선 주파수 가열
  • 초음속 플라즈마 연료 공급 및 중성 인구
  • 열수송 연구를 위한 열펄스 전파실험
  • HSX에서의 난류와 흐름의 상호작용과 반지름 전계 결정에 대한 준대칭성의 영향
  • 플라즈마 밀도, 압력 및 전류 프로필의 평형 재구성
  • 점도와 대칭성이 흐름 및 반경 전계 결정에 미치는 영향
  • 다이버터 흐름, 입자 가장자리 플럭스
  • 부트스트랩 전류에 대한 방사형 전계의 영향
  • 준대칭성이 고속이온 구속에 미치는 영향

레퍼런스

  1. ^ Lobner, Pete. "Helically Symmetric Experiment The Lyncean Group of San Diego". Retrieved 2020-06-20.
  2. ^ "HSX Device Parameters". HSX - Helically Symmetric eXperiment. Retrieved 2020-06-20.

기타 자원

외부 링크