SST-1 (توكاماك)

إس إس تي-1

مفاعل توكاماك فائق التوصيل في الحالة المستقرة
نوع الجهاز	توكاماك
موقع	غاندي ناجار ، الهند
انتساب	وزارة الطاقة الذرية
المواصفات الفنية
نصف القطر الرئيسي	1.1 متر (3 قدم 7 بوصة)
نصف القطر الصغير	0.2 متر (7.9 بوصة)
المجال المغنطيسي	3 طن (30000 جرام)
تاريخ
سنة(سنوات) التشغيل	2005-حتى الآن
الروابط
موقع إلكتروني	www.dae.gov.in/node/255

SST-1 (أو مفاعل توكاماك فائق التوصيل في الحالة الثابتة ) هو جهاز تجريبي لاحتجاز البلازما في معهد أبحاث البلازما (IPR)، وهو معهد بحثي مستقل تابع لوزارة الطاقة الذرية في الهند . وهو ينتمي إلى جيل جديد من مفاعلات التوكاماك والهدف الرئيسي منه هو التشغيل في الحالة الثابتة لبلازما متقدمة (على شكل حرف D). وقد تم تصميمه كمفاعل توكاماك متوسط ​​الحجم مع مغناطيسات فائقة التوصيل.

ساعد مشروع SST-1 الهند على أن تصبح قادرة على تصور وتصنيع جهاز مفاعل قائم على الاندماج يعمل بكامل طاقته . يقع نظام SST-1 في معهد أبحاث البلازما في غانديناجار . ترأس مهمة SST-1 علماء الفيزياء البلازمية الهنود البروفيسور واي سي ساكسينا والدكتور تشينا ريدي، ويرأسها الدكتور سوبراتا برادان.

تم بالفعل البدء في المرحلة التالية من مهمة SST-1، وهي SST-2، والتي يطلق عليها اسم "DEMO". ^[1]

بدأت المحادثات الأولى حول مهمة SST في عام 1994. وتم الانتهاء من التفاصيل الفنية والرسومات الميكانيكية للنظام في عام 2001. وتم تصنيع الآلة بحلول عام 2005. ولعبت شركة Godrej -Boyce Pvt. Ltd. دورًا حاسمًا في تصنيع ملفات SST-1. وأقنع تجميع SST-1 كبار أعضاء الخدمة المدنية الهندية بالموافقة على طلبات الفيزيائيين الهنود للانضمام إلى برنامج ITER [انظر مربع المعلومات]. في 17 أغسطس 2005، أبلغ رئيس الوزراء سيد، وزير الطاقة الهندي آنذاك، مجلس الشيوخ عن مطالبة الهند بالانضمام إلى ITER. ^[2] زار فريق من ITER، فرنسا، مركز التحكم في مهمة SST-1 الموجود في معهد أبحاث البلازما لمعرفة التقدم الذي أحرزه العلماء الهنود. أخيرًا في 6 ديسمبر 2005، تم قبول الهند رسميًا كشريك كامل لمشروع ITER. ^[3] لتحسين وتعديل بعض المكونات، تم تفكيك آلة SST-1 لاحقًا. تم تجميع النسخة المحسنة من الماكينة بالكامل بحلول يناير 2012.

تم تشغيله بالكامل في عام 2013. وبحلول عام 2015، ينتج تفريغات بلازما متكررة تصل إلى ~ 500 مللي ثانية مع تيارات بلازما تزيد عن 75000 أمبير في مجال مركزي يبلغ 1.5 تيسلا. ^[4] "SST-1 هو أيضًا التوكاماك الوحيد في العالم مع مغناطيسات مجال حلقية فائقة التوصيل تعمل في الهيليوم ثنائي الطور بدلاً من الهيليوم فوق الحرج بطريقة مستقرة بالتبريد العميق، وبالتالي إظهار انخفاض استهلاك الهيليوم البارد." ^{[4] [5]}

اعتبارًا من ديسمبر 2015، تم إجراء ترقيات بما في ذلك مكونات مواجهة البلازما للسماح بنبضات أطول. ^{[5] [ يحتاج إلى تحديث ]}

تقليديا، كانت أجهزة التوكاماك تعمل بآلية "المحول" - حيث تعمل البلازما كعامل ثانوي، وبالتالي يكون المجال المغناطيسي الحيوي "المولد ذاتيا" أعلى من المجالات "المولدة خارجيا" (حلقية الشكل ومتوازنة). هذا مخطط جيد إلى حد ما حيث يتم دمج الخلق ودفع التيار والتسخين بشكل أنيق وظل خيارا لمجتمع الاندماج لسنوات عديدة حتى وصلت المرحلة إلى تسخين البلازما إلى درجات حرارة متعددة كيلو فولت. ثم يتم إجراء التسخين بشكل منفصل عن طريق موجات التردد اللاسلكي (RF) و/أو حقن شعاع محايد نشط (NBI).

وبعد ذلك، تم إرساء سيطرة ممتازة على أداء بلازما التوكاماك من خلال التحكم في عمليات تفاعل البلازما مع الجدار عند حدود البلازما، وبالتالي فإن مدة البلازما كانت محدودة في المقام الأول بـ "طول نبضة المحول". ومع ذلك، من أجل ملاءمة مفاعلات الطاقة المستقبلية، من الضروري تشغيل هذه الأجهزة في وضع الحالة الثابتة. إن فكرة التشغيل في الحالة الثابتة تقدم سلسلة من التحديات الفيزيائية والتكنولوجية. على سبيل المثال، كان أداء البلازما الممتاز الذي تم تحقيقه سابقًا، مع عمل الجدار المادي المحيط كـ "مضخة" جيدة للجسيمات، وهي حقيقة قد لا تكون صحيحة في الحالة الثابتة.

لذا، يتعين على المرء أن يحاول تحقيق أداء جيد بنفس القدر في وجود جدار "مشبع" ربما. ثانيًا، تنشأ مجموعة من الاعتبارات الهندسية والتقنية. يجب أن تكون المغناطيسات من النوع الفائق التوصيل ، وإلا فإن تبديد الطاقة في الأنواع التقليدية (المقاومة) يمكن أن يصل إلى مستويات غير اقتصادية. يجب أن تكون مصممة خصيصًا لتظل فائقة التوصيل على الرغم من قربها من الأجسام "الدافئة" الأخرى (مثل وعاء التفريغ وما إلى ذلك). يجب التعامل مع الحرارة وعوادم الجسيمات في حالة ثابتة باستخدام بلاط متخصص وتبريد نشط. يجب الحفاظ على تكوين البلازما المتقدم، المسمى بالمحول المزدوج الصفري، من خلال التحكم الفعال في ردود الفعل لتجنب انقطاع البلازما على مدى فترات التفريغ الطويلة. ^[6]

الحقل الحلقي، B θ	3 ت
تيار البلازما، I P	0.22 مللي أمبير
نصف القطر الرئيسي، R 0	1.1 متر
نصف القطر الصغير، أ	0.2 متر
نسبة العرض إلى الارتفاع، R / a	5.5
الاستطالة، κ	<=1.9
المثلثية، δ	<=0.8
التسخين بالرنين السيكلوتروني الأيوني (ICRH)	1 ميجاوات
محرك التيار الهجين المنخفض (LHCD)	1 ميجاوات
حقن الشعاع المحايد (NBI)	1 ميجاوات
مدة الخروج	1000 ثانية
إعدادات	محول مزدوج الصفر

سيضم SST-1 العديد من أجهزة التشخيص البلازمية الجديدة، والتي يتم استخدام العديد منها لأول مرة في أبحاث الاندماج في الهند. ومن بين أجهزة التشخيص البلازمية الجديدة المدمجة في SST-1:

• نظام فحص لانغموير السريع
• تشخيص نفخة الغاز بالتصوير
• مقياس البولومتر لتصوير إشعاعات المحول

إن جميع أجهزة التشخيص المثبتة على SST-1 تقريبًا محلية الصنع، وقد صممتها وطورتها مجموعة التشخيص التابعة لمعهد أبحاث البلازما. وهذه المجموعة هي المجموعة الوحيدة التي تعمل على تشخيص البلازما والتقنيات ذات الصلة في شبه القارة الهندية.

المرحلة التالية من مهمة SST، مفاعل الاندماج SST-2، والذي يطلق عليه "DEMO" بين الدوائر العلمية الهندية، تم تصورها بالفعل. تعمل مجموعة من العلماء البارزين من معهد أبحاث البلازما على صنع مفاعل اندماج كامل قادر على إنتاج الكهرباء. سيتم دمج العديد من الميزات الجديدة مثل بلازما DT ووحدة بطانية الاختبار والدروع البيولوجية والمحول المحسن في SST-2. سيتم بناء SST-2 أيضًا في ولاية جوجارات الهندية . تم الانتهاء من الاستحواذ على الأرض والإجراءات الأساسية الأخرى لذلك.

التصميمات الأخرى لمفاعل الاندماج هي DEMO ، ^[7] Wendelstein 7-X ، ^[8] NIF ، ^[9] HiPER ، ^[10] JET (سلف ITER)، ^[11] و MAST . ^[12]

• أديتيا (توكاماك)
• مشروع عملاق
• الاندماج من أجل الطاقة ، منظمة تابعة للاتحاد الأوروبي تدير ITER
• الطاقة النووية في الهند