Experimento nacional del toro esférico
El National Spherical Torus Experiment ( NSTX ) es un dispositivo de fusión magnética basado en el concepto de tokamak esférico . Fue construido por el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL) en colaboración con el Laboratorio Nacional de Oak Ridge , la Universidad de Columbia y la Universidad de Washington en Seattle. Entró en servicio en 1999. En 2012 se cerró como parte de un programa de actualización y se convirtió en NSTX-U , para Upgrade.
El tokamak esférico (ST) es una rama del diseño de tokamak convencional . Los defensores afirman que tiene una serie de ventajas prácticas sobre estos dispositivos, algunas de ellas espectaculares. Por esta razón, el ST ha suscitado un interés considerable desde que se propuso a fines de la década de 1980. Sin embargo, el desarrollo se mantiene efectivamente una generación por detrás de los esfuerzos principales como JET . Otros experimentos importantes en el campo incluyen los pioneros START y MAST en Culham , Reino Unido.
NSTX estudia los principios físicos de los plasmas de forma esférica: gases ionizados calientes en los que se producirá la fusión nuclear en las condiciones apropiadas de temperatura y densidad, que se producen por confinamiento en un campo magnético.
Los experimentos de fusión magnética utilizan plasmas compuestos por uno o más isótopos de hidrógeno . Por ejemplo, en 1994, el reactor de prueba de fusión Tokamak ( TFTR ) de PPPL produjo un récord mundial de 10,7 megavatios de potencia de fusión a partir de un plasma compuesto por partes iguales de deuterio y tritio , una mezcla de combustible que probablemente se utilizará en reactores comerciales de potencia de fusión. NSTX fue un experimento de "prueba de principio" y, por lo tanto, solo empleó plasmas de deuterio. Si tenía éxito, le seguirían dispositivos similares, incluido finalmente un reactor de potencia de demostración (por ejemplo , ITER ), que quema combustible de deuterio-tritio.
NSTX produjo un plasma esférico con un agujero en su centro (un perfil de "manzana sin corazón"; ver MAST ), diferente de los plasmas en forma de rosquilla (toroidal) de los tokamaks convencionales . El dispositivo experimental NSTX de baja relación de aspecto A (es decir, un R / a de 1,31, con el radio mayor R de 0,85 m y el radio menor a de 0,65 m) tenía varias ventajas, incluida la estabilidad del plasma a través de un confinamiento mejorado. Los desafíos de diseño incluyen bobinas de campo toroidales y poloidales, recipientes de vacío y componentes orientados al plasma.. Esta configuración de plasma puede confinar un plasma de mayor presión que un tokamak de dona de alta relación de aspecto para una fuerza de campo magnético de confinamiento dada. Dado que la cantidad de energía de fusión producida es proporcional al cuadrado de la presión del plasma, el uso de plasmas de forma esférica podría permitir el desarrollo de reactores de fusión más pequeños, más económicos y más estables. El atractivo de NSTX puede mejorar aún más por su capacidad para atrapar una corriente eléctrica de alto "arranque". Esta corriente de plasma interna autoimpulsada reduciría los requisitos de energía de las corrientes de plasma impulsadas externamente requeridas para calentar y confinar el plasma.
El NSTX-U (actualización) [2] de $ 94 millones [1] se completó en 2015. Duplica el campo toroidal (a 1 Tesla), la corriente de plasma (a 2 MA) y la potencia de calentamiento. Aumenta la duración del pulso por un factor de cinco. [3] Para lograr esto , se amplió el solenoide de la pila central (CS) , [4] y se agregaron una bobina OH, bobinas poloidales internas y una segunda línea de haz de iones neutros. [5] Esta actualización consistió en una instalación de bobina de cobre, no una bobina superconductora.
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