Ferramenta de fusão nuclear chinesa ultrapassa 100 milhões de graus celsius

O Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), apelidado de “sol artificial chinês”, alcançou uma temperatura de elétrons de mais de 100 milhões de graus em seu núcleo de plasma durante um experimento de quatro meses neste ano. Isso é cerca de sete vezes maior que o interior do sol, que é cerca de 15 milhões de graus Celsius.

O experimento mostra que a China está fazendo progressos significativos em direção à produção de energia de fusão baseada em tokamak.

O experimento foi conduzido pela equipe do EAST no Instituto de Ciências Físicas da Academia Chinesa de Ciências (CASHIPS), em colaboração com colegas nacionais e internacionais.

O perfil de densidade de corrente de plasma foi otimizado através da integração efetiva e sinergia de quatro tipos de energia de aquecimento: aquecimento de onda híbrida mais baixa, aquecimento por ondas de ciclotron elétron, aquecimento por ressonância cíclotron e aquecimento por íons de feixe neutro.

A extensão do cenário de operação EAST em 2018, com a comparação do seu fator de reforço de confinamento de energia para o cenário de linha de base ITER. Crédito: EAST Team

A injeção de energia excedeu 10 MW e a energia armazenada no plasma aumentou para 300 kJ depois que os cientistas otimizaram o acoplamento de diferentes técnicas de aquecimento. O experimento utilizou controle avançado de plasma e previsão de teoria / simulação.

Os cientistas realizaram experimentos em equilíbrio de plasma e instabilidade, confinamento e transporte, interação de parede de plasma e física de partículas energéticas para demonstrar operação de modo H em estado estacionário em escala de longa duração com bom controle de impureza, estabilidade de núcleo / borda MHD e exaustão de calor usando um divertor de tungstênio tipo ITER.

Com condições operacionais semelhantes ao ITER, como aquecimento por onda de frequência de rádio dominante, menor torque e um desviador de tungstênio com resfriamento a água, a EAST atingiu um cenário de estado estacionário totalmente não-indutivo com extensão do desempenho de fusão em alta densidade, alta temperatura e alta confinamento.

Enquanto isso, para resolver a exaustão de partículas e energia, que é crucial para operações de estado estacionário de alto desempenho, a equipe do EAST empregou muitas técnicas para controlar os modos localizados nas bordas e impurezas de tungstênio com paredes de metal, juntamente com controle ativo de feedback do divertor. carga de calor.

Cenários operacionais, incluindo o estado estacionário de alto desempenho do modo H e temperaturas de elétrons acima de 100 milhões de graus no EAST, deram contribuições únicas para o ITER, o reator chinês de testes de engenharia de fusão (CFETR) e o DEMO.

Esses resultados fornecem dados importantes para a validação de modelos de escape de calor, transporte e corrente. Eles também aumentam a confiança nas previsões de desempenho de fusão para CFETR.

 
Atualmente, o projeto de física CFETR foca na otimização de uma máquina de terceira evolução com grande rádio a 7 m, rádio menor a 2 m, um campo magnético toroildal de 6,5-7 Tesla e uma corrente de plasma de 13 MA.

Em apoio ao desenvolvimento de engenharia do CFETR e do futuro DEMO, um novo Projeto Nacional de Mega Ciência – o Mecanismo de Pesquisa Abrangente – será lançado no final deste ano.

Este novo projeto avançará no desenvolvimento de módulos de teste de manta de trítio, tecnologia supercondutora, aquecimento e atuadores de acionamento de corrente e fontes relevantes, e materiais de desvio.

O EAST é o primeiro tokamak totalmente supercondutor com uma seção transversal não circular no mundo. Ele foi projetado e construído pela China com foco nas principais questões científicas relacionadas à aplicação do poder de fusão. Desde que começou a operar em 2006, o EAST tornou-se uma instalação de testes totalmente aberta onde a comunidade mundial de fusão pode realizar operações de estado estacionário e pesquisa de física relacionada ao ITER.

Com informações da China Academy of Sciences