能源部橡樹嶺國家實驗室的一組聚變研究人員使用來自聯(lián)合歐洲環(huán)面或 JET 托卡馬克的測量數(shù)據(jù)來模擬一種改進的方法,用于在正常操作中斷期間量化等離子體輻射功率的數(shù)量。
這種稱為綜合診斷的方法可以為高功率聚變裝置(例如現(xiàn)在正在組裝的 ITER 托卡馬克)的中斷緩解系統(tǒng)提供信息。結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)儀器評論》上。
在托卡馬克中,等離子體溫度可以達到或超過太陽核心的溫度。等離子體被真空容器內(nèi)的磁場限制,懸浮在遠離機器壁的地方。
ORNL 科學(xué)家兼合著者 Jack Lovell 說:“中斷是磁約束等離子體失去其磁能和熱能的快速事件,這會通過熔化或侵蝕其面向等離子體的組件來嚴(yán)重?fù)p壞托卡馬克。”
破碎顆粒注射或 SPI 技術(shù)將單個破碎顆粒的碎片注入等離子體破裂中,使其不那么嚴(yán)重。通常,破碎的小球由氘和另一種元素制成,例如氖,被發(fā)現(xiàn)有助于等離子體輻射。
到目前為止,SPI 已被證明是成功的,但科學(xué)家們希望通過學(xué)習(xí)和預(yù)測不同中斷場景可能導(dǎo)致的等離子體輻射量,使該工具更加準(zhǔn)確。
這很棘手,因為在聚變裝置(如 JET)上測量等離子體輻射很困難,因為托卡馬克的復(fù)雜幾何形狀以及使這些裝置運行所需的其他系統(tǒng)爭奪空間所導(dǎo)致的空間和封裝限制。
為了獲得更好的視圖,Lovell 和他的團隊使用了一種稱為綜合診斷的技術(shù),該技術(shù)使用計算代碼來模擬不同中斷情況下的輻射功率測量,同時考慮到機器及其診斷工具的配置。
計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是從輻射熱計獲得的,輻射熱計是目前在 JET 中使用的一種設(shè)備,用于測量等離子體輻射的總功率。
“我們研究了在破壞過程中輻射會有多少空間變化,以及科學(xué)家們可以在合成模型中放置多少確定性,因為測量儀器獲取的數(shù)據(jù)在極端環(huán)境中總是有限的。 ORNL 聚變能源動力排放和粒子控制小組負(fù)責(zé)人 Zeke Unterberg 說。
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