Tokamak JET lança nova campanha de deutério e trítio

Após 18 meses de preparação e reparo, o maior tokamak JET do mundo restaura o trabalho com o objetivo de iniciar lançamentos com plasma de deutério-trítio no próximo ano, ou seja, lançamentos termonucleares reais. Tais experimentos não são realizados em tokamaks desde meados dos anos 90, e é hora de testar experimentalmente as novas idéias acumuladas.


Imagem composta de uma câmara de vácuo JET tokamak (cerca de 8 metros de diâmetro) e plasma durante experimentos.

Foi aqui, no JET, em 1997, que foi estabelecido um recorde para a potência de reação termonuclear das armadilhas magnéticas - 16 megawatts por cerca de 100 milissegundos. A duração, no entanto, foi limitada pela duração da operação do sistema de injeção neutra , responsável pelo aquecimento externo do plasma. Hoje, essas restrições são muito mais brandas, por isso há planos de manter 16 megawatts em chamas por ~ 5 segundos. Novamente, não mais, porque Existe um certo limite para a irradiação total do projeto da câmara de vácuo por nêutrons termonucleares.



Perfis do poder recorde de experimentos de fusão e o futuro planejado

Uma mudança importante em comparação a 1997 foi a transferência do reator para um revestimento totalmente metálico - elementos de fibra de carbono e grafite desapareceram. Este último ajudou a reduzir a poluição do plasma com materiais com altos números atômicos e a passar a chamada “barreira à radiação” no caminho para as temperaturas termonucleares. No entanto, com o tempo, ficou claro que a parede de metal, do ponto de vista da operação, ainda é melhor - menos poeira, menos "preso" na estrutura do trítio. Isso é especialmente verdadeiro para o desviador - um elemento usado para "drenar" o plasma para remover o calor e a poluição da região da reação termonuclear.


O desviador ITER recentemente fabricado pela Europa é um revestimento de bloco de tungstênio e resfriamento ativo. A parte direta representa (em ângulo agudo) o fluxo de plasma com uma potência de 5-10 megawatts / m ^ 2

Além da interação do trítio com uma parede promissora (totalmente planejada e ITER), serão testadas soluções para suprimir instabilidades do ELM usando armas especiais que disparam pelotas congeladas da mistura DT, bem como muitas idéias de tokamachiks sobre o comportamento do plasma.

Durante a "campanha experimental de TD # 2 - DTE-2" também, pela primeira vez na história, são planejadas experiências com plasma com trítio puro. Como a razão massa / carga do trítio é uma vez e meia maior que a do deutério, será possível comparar a simulação e o experimento no conjunto de fenômenos sensíveis a essa razão.

De acordo com os planos para os próximos meses, ocorrerá o comissionamento da máquina e, em seguida, uma série de cinco meses de calibração de experimentos físicos em deutério. Após aproximadamente 1 mês de verificação pela supervisão atômica do Reino Unido da prontidão de todos os sistemas para trabalhar com trítio, um programa físico TT de três meses será iniciado. Isso será seguido por treinamento adicional de segurança, mais um truque e, finalmente, o próprio DTE-2 de quatro meses.


O primeiro lançamento do JET após uma pausa no plasma de hidrogênio. Abrandou 40 vezes.

Uma entrada longa e difícil neste programa de experimentos está associada ao incômodo do próprio trítio e à radioatividade induzida como resultado de uma reação termonuclear.

O trítio é volátil, como qualquer gás hidrogênio, inflamável e extremamente radioativo. Para trabalhar com ele, é necessário instalar todo o equipamento em porta-luvas hermético, cercar os dutos com segundas conchas herméticas, equipar o edifício com um sistema de redução de pressão (para reduzir a probabilidade de vazamento para o exterior) e redução de oxigênio (para evitar incêndios, que será um pesadelo em caso de trítio). No total, não podem ser localizados no local mais de 20 gramas de trítio, armazenado na forma de hidreto (treytide?) De urânio e entregue ao sistema de aquecimento. Mas queimado em todos os experimentos será de apenas cerca de 1 miligrama. Uma diferença tão grande entre o “armazém” e as necessidades é explicada pelo fato de que, ao passar pelo plasma, uma fração muito pequena de trítio queima, e o restante, infelizmente, é contaminado com deutério e protio, após o qual a mistura deve ser enviada para a separação de isótopos - mas esse sistema não está no local do JET.


Os valores calculados da taxa de dose (radioatividade) dentro da câmara de vácuo do JET como resultado da ativação termonuclear. No entanto, essa ativação cai rapidamente em 2-3 ordens de magnitude.

A segunda tarefa de engenharia mais importante aqui (e no futuro - no ITER) será trabalhar com um design ativado. No final do DTE-2, o fundo de radiação no centro da câmara de vácuo alcançará 80 mSv / h (8 raios-x por hora), de modo que a robótica telecontrolada será usada para trabalhar dentro. No curso da preparação, eles já treinaram sobre a substituição de ladrilhos, a instalação de novos, a instalação de vários sensores, etc.


Robô com controle remoto dentro do JET. Foi utilizado durante o desmantelamento de elementos ativados após o DTE-1.

Finalmente, mais uma idéia "moderna" deve ser mencionada - paredes de lítio-líquido, que resolvem muitos problemas de engenharia relacionados à resistência do revestimento da câmera aos efeitos prejudiciais dos nêutrons e do plasma: a interação dessa parede e o plasma de deutério-trítio será testada pela primeira vez no JET.

Na minha opinião, esses programas são importantes, por um lado, para a preparação do lançamento de uma campanha completa de deutério-trítio no ITER, e, por outro, enfatizam as incríveis dificuldades de trabalhar com a reação da DT. Em condições em que a energia termonuclear não é uma “palha de economia” para a civilização, é difícil esperar taxas nos reatores de TD.