Los plasmas de fusión confinados magnéticamente , como los generados en tokamaks y estelaradores, se caracterizan por una forma típica. La conformación del plasma es el estudio de la forma del plasma en dichos dispositivos y es particularmente importante para los dispositivos de fusión del siguiente paso, como ITER . Esta forma está condicionando en parte el rendimiento del plasma. Los Tokamaks, en particular, son dispositivos axisimétricos y, por lo tanto, se puede definir completamente la forma del plasma por su sección transversal .
Historia
Los primeros diseños de reactores de fusión tendían a tener secciones transversales circulares simplemente porque eran fáciles de diseñar y comprender. Generalmente, las máquinas de fusión que utilizan un diseño toroidal, como el tokamak y la mayoría de los estelaradores , disponen sus campos magnéticos de modo que los iones y electrones del plasma viajen alrededor del toro a altas velocidades. Sin embargo, como la circunferencia de un camino en el exterior del área de plasma es más larga que en el interior, esto provocó varios efectos que interrumpieron la estabilidad del plasma.
Durante la década de 1960 se utilizaron varios métodos diferentes para tratar de abordar estos problemas. Generalmente usaban una combinación de varios campos magnéticos para hacer que el campo magnético neto dentro del dispositivo se torciera en una hélice. Los iones y electrones que siguieron estas líneas se encontraron moviéndose hacia el interior y luego hacia el exterior del plasma, mezclándolo y suprimiendo algunas de las inestabilidades más obvias.
En la década de 1980, nuevas investigaciones en este sentido demostraron que eran posibles más avances mediante el uso de bobinas portadoras de corriente externas para hacer que las líneas no solo fueran helicoidales, sino también simétricas. Esto condujo a una serie de experimentos utilizando volúmenes de plasma en forma de C y D. [ cita requerida ] .
Al aumentar la corriente en una (o más) bobinas de conformación hasta un grado suficientemente alto, se pueden crear uno (o más) 'puntos X'. Un punto X se define como un punto en el espacio en el que el campo poloidal tiene magnitud cero. La superficie de flujo magnético que se cruza con el punto X se llama separatriz y, como todas las superficies de flujo externas a esta superficie no están confinadas, la separatriz define la última superficie de flujo cerrada (LCFS). Anteriormente, el LCFS se establecía insertando un limitador de material en el plasma, que fijaba la temperatura y el potencial del plasma (entre otras cantidades) para que fueran iguales a los del limitador. El plasma que escapó del LCFS lo haría sin una dirección preferencial, lo que podría dañar los instrumentos. Al establecer un punto X y una separatriz, el borde del plasma se desacopla de las paredes del recipiente, y el calor y las partículas de plasma agotados se desvían preferentemente hacia una región conocida del recipiente cerca del punto X.
Sección transversal
En el caso simple de un plasma con simetría arriba-abajo, la sección transversal del plasma se define usando una combinación de cuatro parámetros: [ cita requerida ]
- el alargamiento del plasma ,, dónde es el radio menor del plasma, y es la altura del plasma medida desde el plano ecuatorial ,
- la triangularidad del plasma ,, definida como la distancia horizontal entre el radio mayor del plasma y el punto X,
- el ángulo entre la horizontal y la última superficie de flujo cerrada del plasma (LCFS) en el lado de campo bajo,
- el ángulo entre la horizontal y la última superficie de flujo cerrada del plasma (LCFS) en el lado del campo alto.
En general (sin simetría de arriba hacia abajo), puede haber una triangularidad superior y una triangularidad inferior. [1]
Ver también
enlaces externos
- Triangularidad : con diagrama y fuente
- Elipticidad : con diagrama y fuente