Tokamak fysikexperiment

TPX
Tokamak fysikexperiment
Enhetstyp	Tokamak
Plats	Förenta staterna
Anslutning	Princeton Plasma Physics Laboratory och andra
Tekniska specifikationer
Stor radie	2,25 m (7 fot 5 tum)
Mindre radie	0,5 m (1 fot 8 tum)
Magnetiskt fält	4,0 T (40 000 G)
Värmekraft	17,5 MW
Plasmaström	2,0 MA
Historia
Byggnadsdatum	Inte byggd
Verksamhetsår	Ej byggd – Ej byggd
Efterträdde av	KSTAR

Tokamak Physics Experiment (TPX) var ett plasmafysikexperiment som designades men inte byggdes. Den designades av ett interorganisatoriskt team i USA ledd av Princeton Plasma Physics Laboratory . Experimentet var designat för att testa teorier om hur Tokamaks skulle bete sig i en högpresterande, steady-state-regim.

Mål

TPX skulle bli efterföljaren till Tokamak Fusion Test Reactor ( TFTR). Medan TFTR utformades för att uppnå Q>1 (mer fusionskraft producerad av plasman än som injicerades i plasman) , fungerade TFTR endast för korta pulser, och gav inte data från och erfarenhet av plasma beter sig som de i en ekonomisk fusionskraftreaktor . Specifikt utformades TPX för att fylla detta behov.

TPX designades för att testa teorier som föreslog sätt att göra en framtida fusionskraftreaktor kompakt, ekonomisk och pålitlig. Specifikt designades TPX för att vara nära steady state, med pulslängder på 1 000 sekunder (mer än 15 minuter). Den designades för att fungera vid hög Bootstrap-ström , vilket innebär att mindre ström skulle behöva förbrukas för att driva toroidström. Den designades för att fungera vid höga värden av Beta , vilket innebär att den skulle kunna lagra mer plasmatryck för ett givet magnetfält. Den var designad för att fungera med en hög nivå av inneslutning, vilket innebär att mindre extra uppvärmning skulle krävas.

Historia

Compact Ignition Tokamak ställdes in 1991, ledde USA:s energidepartement det amerikanska fusionsprogrammet för att hitta sätt att förbättra tokamak . 1993 hölls en konceptuell designgranskning för TPX 1993, som slutförde den konceptuella designen. Designteamet leddes av Princeton Plasma Physics Laboratory och inkluderade medlemmar från andra amerikanska institutioner. Programmet avbröts 1995, eftersom den föreslagna kostnaden var för hög. Den föreslagna kostnaden var 539 miljoner dollar i 1993-dollar.

Arv

Den KSTAR tokamak byggda Sydkorea är baserad på TPX-designen. KSTAR använder väte, inte deuterium som TPX var designat för, så neutronaktivering av komponenter är inte ett lika stort problem. På grund av detta ersattes titanvakuumkärlet av TPX-designen med ett rostfritt stålkärl i KSTAR, och fjärrunderhållssystemet togs bort från designen.

Beskrivning

Eftersom TPX designades för att vara stabilt (eller åtminstone lång puls, med 1 000 sekunders varaktighet), skulle de elektromagnetiska spolarna som tillhandahåller magnetfältet vara supraledande . De skulle vara gjorda av supraledande kablar av niobium-tenn . Den toroidala magnetiska fältstyrkan i mitten av plasman skulle vara 4,0 Tesla .

TPX designades för att ha sin toroidformade elektriska ström till 100 % icke-induktivt driven. På grund av detta skulle det ha tre nuvarande drivsystem: ett 8 MW neutralt strålinjektorsystem, ett 8 MW joncyklotronresonanssystem och ett 1,5 MW lägre hybridvågssystem. Den toroidformade strömmen som bärs av plasman skulle vara upp till 2,0 MA.

Eftersom TPX designades för att testa minst sex olika högpresterande scenarier, designades dess poloidala fältspolar och strömdrivsystem för flexibilitet. Några exempel på möjliga scenarier är: ett inspirerat av ARIES-I-reaktordesignen som hade en aggressiv Beta , ett inspirerat av Tokamak Fusion Test Reactor Supershot-regimen, och ett med en profil som producerade en intern transportbarriär för förbättrad inneslutning.