Tokamak JET lance une nouvelle campagne sur le deutérium tritium

Après 18 mois de préparation et de réparation, le plus grand tokamak JET au monde rétablit le travail dans le but de lancer des lancements avec du plasma de deutérium-tritium l'année prochaine, à savoir de véritables lancements thermonucléaires. De telles expériences n'ont pas été menées sur des tokamaks depuis le milieu des années 90, et il est temps de tester expérimentalement les nouvelles idées accumulées.


Image composite d'une chambre à vide de tokamak JET (environ 8 mètres de diamètre) et de plasma pendant les expériences.

C'est ici, au JET en 1997, qu'un record a été établi pour la puissance de réaction thermonucléaire des pièges magnétiques - 16 mégawatts pendant environ 100 millisecondes. Cependant, la durée était alors limitée par la durée de fonctionnement du système d'injection neutre , qui est responsable du chauffage externe du plasma. Aujourd'hui, ces restrictions sont beaucoup plus douces, il est donc prévu de continuer à brûler 16 mégawatts pendant environ 5 secondes. Encore une fois, plus, car Il y a une certaine limite à l'irradiation totale de la conception de la chambre à vide par les neutrons thermonucléaires.



Profils de la puissance record des expériences de fusion et avenir planifié

Un changement important par rapport à 1997 a été le transfert du réacteur à un revêtement entièrement métallique - les éléments en fibre de carbone et en graphite ont disparu. Ce dernier à un moment donné a contribué à réduire la pollution du plasma avec des matériaux à haut nombre atomique et à passer la soi-disant «barrière aux radiations» sur le chemin des températures thermonucléaires. Cependant, au fil du temps, il est devenu clair que la paroi métallique du point de vue du fonctionnement est toujours meilleure - moins de poussière, moins «coincée» dans la structure du tritium. Cela est particulièrement vrai pour le divertor - un élément qui est utilisé pour «drainer» le plasma pour éliminer la chaleur et la pollution de la région de la réaction thermonucléaire.


Le divertor ITER récemment fabriqué par l'Europe est un revêtement de bloc de tungstène et un refroidissement actif. La partie directe représente (à un angle aigu) le flux de plasma avec une puissance de 5-10 mégawatts / m ^ 2

En plus de l'interaction du tritium avec une paroi entièrement métallique prometteuse (tout planifiée et ITER), des solutions pour supprimer les instabilités ELM à l'aide de pistolets spéciaux tirant des boulettes congelées du mélange DT, ainsi que de nombreuses idées de tokamachiks sur le comportement du plasma, seront également testées.

Au cours de la «campagne expérimentale DT # 2 - DTE-2», pour la première fois de l'histoire, des expériences sur plasma de tritium pur sont également prévues. Le rapport masse / charge du tritium étant une fois et demie supérieur à celui du deutérium, il sera possible de comparer simulation et expérimentation sur l'ensemble des phénomènes sensibles à ce rapport.

Selon les plans pour les prochains mois, la mise en service de la machine aura lieu, puis environ une série d'étalonnages de 5 mois d'expériences physiques sur le deutérium. Après environ un mois de vérification par la supervision atomique britannique de l'état de préparation de tous les systèmes pour travailler avec du tritium, un programme TT physique de 3 mois commencera. Cela sera suivi par une formation supplémentaire en matière de sécurité, une astuce de plus, et enfin, le DTE-2 de quatre mois lui-même.


Le tout premier lancement de JET après une rupture du plasma d'hydrogène. Ralenti 40 fois.

Une entrée longue et difficile dans ce programme d'expériences est associée à la fois à la nuisance du tritium lui-même et à la radioactivité induite à la suite d'une réaction thermonucléaire.

Le tritium est un gaz volatil, comme tout hydrogène, inflammable et extrêmement radioactif. Pour y travailler, vous devez installer tous les équipements dans des boîtes à gants hermétiques, entourer les canalisations de deuxièmes coques hermétiques, équiper le bâtiment d'un système de réduction de pression (pour réduire le risque de fuite vers l'extérieur) et de réduction d'oxygène (pour éviter les incendies, ce qui sera un cauchemar en cas de tritium). Au total, pas plus de 20 grammes de tritium, stockés sous forme d'hydrure (treytide?) D'uranium, et livrés au système de chauffage peuvent être localisés sur le site. Mais brûlé dans toutes les expériences ne sera que d'environ 1 milligramme. Une si grande différence entre «l'entrepôt» et les besoins s'explique par le fait que lors du passage dans le plasma, une très petite fraction de tritium brûle, et le reste, malheureusement, est contaminé par du deutérium et du protium, après quoi le mélange doit être envoyé à la séparation isotopique - mais ce système n'est pas sur le site du JET.


Les valeurs calculées du débit de dose (radioactivité) à l'intérieur de la chambre à vide JET suite à l'activation thermonucléaire. Cependant, une telle activation chute assez rapidement de 2 à 3 ordres de grandeur.

La deuxième tâche d'ingénierie la plus importante ici (et à l'avenir - chez ITER) sera de travailler avec une conception activée. À la fin du DTE-2, le fond de rayonnement au centre de la chambre à vide atteindra 80 mSv / h (8 rayons X par heure), donc la robotique télécommandée sera utilisée pour travailler à l'intérieur. En cours de préparation, ils ont déjà été formés sur le remplacement des tuiles, l'installation de nouvelles, l'installation de différents capteurs, etc.


Robot télécommandé à l'intérieur de JET. Il a été utilisé lors du démontage des éléments activés après DTE-1.

Enfin, une autre idée «à la mode» doit être mentionnée - les murs liquide-lithium, qui résolvent de nombreux problèmes d'ingénierie concernant la résistance du revêtement de la caméra aux effets néfastes des neutrons et du plasma: l'interaction d'une telle paroi et d'un plasma deutérium-tritium sera testée pour la première fois sur JET.

À mon avis, de tels programmes, d'une part, sont importants pour préparer le lancement d'une campagne à part entière sur le deutérium-tritium sur ITER, et d'autre part, ils soulignent les difficultés incroyables de travailler avec la réaction DT. Dans des conditions où l'énergie thermonucléaire n'est pas une «paille d'économie» pour la civilisation, il est difficile de s'attendre à des taux sur les réacteurs DT.