Los científicos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton del Departamento de Energía de EE. UU. PPPL han ayudado a diseñar y probar un componente que podría mejorar el rendimiento de las instalaciones de fusión en forma de rosquilla conocidas como tokamaks. El dispositivo, llamado "limitador de litio líquido", ha circuladoel metal líquido protector dentro de las paredes del Tokamak superconductor avanzado experimental de China EAST y evitó que el plasma se enfriara y detuviera las reacciones de fusión. Fusión nuclear resultados publicados del experimento en marzo de 2016. La investigación fue respaldada por la Oficina de Ciencia del DOE.
"Demostramos un flujo de litio continuo y recirculante durante varias horas en un tokamak", dijo Rajesh Maingi, jefe de investigación de física de límites y componentes de plasma en PPPL. "También demostramos que la superficie de litio líquido que fluía era compatible con un alto contenido de litioconfinamiento de plasma y con un reciclado reducido del isótopo de hidrógeno deuterio hasta un punto previamente logrado solo con recubrimientos de litio evaporados. El litio recirculante proporciona una superficie limpia y fresca que puede usarse para descargas de plasma de larga duración ".
Junto con Maingi, el equipo de investigación incluyó al ingeniero Charles Gentile y se benefició del liderazgo y las ideas clave del físico Leonid Zakharov, quien trabajó anteriormente en PPPL. Los científicos del Instituto de Física de Plasma de la Academia de Ciencias de China formaron parte del equipo,que construyó el limitador para usar solo una pequeña cantidad de litio y operar a baja presión para garantizar la seguridad.
El dispositivo incorpora una bomba electromagnética que hace circular el litio desde un distribuidor hasta la parte superior de una placa de guía en ángulo dentro del tokamak ESTE. Esta bomba funciona con el campo magnético dentro del ESTE para conducir el litio a la parte superior de la placa durante las descargas de plasmaLuego, el litio fluye por la superficie frontal de la placa y sirve como el principal punto de contacto entre el plasma y los componentes del vaso del ESTE orientados hacia el plasma.
Este sistema reduce la producción de impurezas que generalmente se crean cuando el plasma alcanza otros componentes del vaso. Además, los plasmas toleran mayores cantidades de impurezas de litio, en comparación con las impurezas de otros materiales, porque el bajo número atómico de litio produce muybajas cantidades de radiación de plasma que típicamente enfría el núcleo de plasma.
Sirviendo como el principal punto de contacto con plasma permite que el litio absorba los iones de deuterio calientes que derivan del centro del plasma y evita que golpeen las paredes interiores del tokamak y se enfríen. Limitando la cantidad de deuterio fríoen el borde del plasma reduce la diferencia de temperatura entre el centro de plasma caliente y el borde más frío, y reduce la turbulencia.Sin embargo, como nota al margen, se encontró que el contacto con los iones daña ligeramente la delgada superficie de lámina de acero inoxidable del limitadordispositivo, lo que lleva a trabajar en un diseño mejorado.
Los investigadores aumentaron su control de la cantidad de litio que fluía por la parte delantera de la placa guía variando la cantidad de corriente eléctrica a la bomba electromagnética. Este control era importante porque los investigadores no sabían antes del experimento cuánto litio se requería pararendimiento de plasma óptimo. Más control del limitador significa más control sobre el rendimiento de un tokamak, una habilidad crucial cuando se trata de crear y mantener condiciones óptimas para las reacciones de fusión.
En general, el experimento confirmó que el litio líquido se puede conducir a través de un dispositivo de bombeo electromagnético que funciona con el campo magnético de un tokamak para elevar y recircular el metal líquido y mejorar el rendimiento del tokamak. El siguiente paso en la investigación será modificar la superficiedel limitador para reducir el daño causado por el contacto con los iones.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Original escrito por Raphael Rosen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :