Un equipo de científicos del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) ganó un premio de la Oficina de Ciencias del DOE para desarrollar nuevos diagnósticos de rayos X para WEST, el ambiente de tungsteno (W) en Tokamak en estado estacionario. en Cadarache, Francia. El de tres años, La concesión de $ 1 millón apoyará la construcción de dos nuevos dispositivos en PPPL, más la colaboración con científicos franceses y el despliegue de un investigador postdoctoral para probar los dispositivos instalados en los Laboratorios CAE, el hogar de la instalación WEST.

"Estamos muy orgullosos de que se eligiera nuestra propuesta teniendo en cuenta que había una fuerte competencia de nuestra comunidad, ", dijo el físico de PPPL Luis F. Delgado-Aparicio." El desarrollo de diagnósticos de rayos X innovadores nos permitirá impulsar la tecnología y nos dará una gran oportunidad de ser parte de un increíble equipo de científicos e ingenieros franceses en WEST ". Otros científicos en el equipo incluye al jefe de la división de diagnóstico de PPPL, Brentley Stratton, y al físico investigador principal Ken Hill.

WEST es una actualización de Tore Supra, una gran instalación con componentes de plasma que utilizan carbono, como los del Experimento-Actualización Nacional de Torus Esférico (NSTX-U) en PPPL. Los investigadores de WEST han reemplazado los componentes de carbono con los de tungsteno, un material que puede soportar las temperaturas supercalientes de los plasmas de fusión sin absorber gas del plasma; el gas puede liberarse y degradar el rendimiento del plasma.

Un diagnóstico llamada "Cámara de rayos X duros de energía múltiple (ME-HXR), "medirá las emisiones de rayos X en un amplio rango de energía del plasma que alimenta las reacciones de fusión.

Midiendo lo blando, o relativamente de baja energía, Las emisiones de rayos X permitirán a los científicos determinar la temperatura y la carga eléctrica del plasma. También les permitirá descubrir exactamente qué tan densamente y dónde se encuentran dispersos dentro del plasma los elementos pesados ​​que podrían ralentizar las reacciones de fusión. Esta información podría ser útil para una variedad de experimentos.

La cámara también medirá la dureza del plasma, o de alta energía, Emisiones de rayos X, que provienen de las colisiones de iones de fondo con electrones de alta energía acelerados por un sistema de radiofrecuencia (RF) conocido como Lower Hybrid Current Drive (LHCD). Estos electrones transportan la corriente en el plasma WEST. El espectro de lo duro Las emisiones no térmicas proporcionarán información sobre dónde estos electrones rápidos absorben energía de RF.

La cámara también sondeará las emisiones de rayos X de las placas de metal de tungsteno que cubrirán el interior del tokamak. Esa información revelará si el calor extremo de la máquina ha estado desalojando los átomos de tungsteno de las baldosas y propulsándolos hacia el plasma. La presencia de átomos de tungsteno en el plasma podría indicar que los componentes de tungsteno están comenzando a fundirse; Por lo tanto, monitorear el contenido de tungsteno es crucial para evitar daños en la máquina.

El otro diagnóstico, conocido como el "Espectrómetro de cristal de imágenes de rayos X compacto (cXICS), "es una variación de un dispositivo que Hill y el físico senior Manfred Bitter inventaron para el National Spherical Torus Experiment (NSTX) de PPPL y el tokamak Alcator C-Mod en el Massachusetts Institute of Technology (MIT). El dispositivo cXICS creará un dispositivo de baja resolución , Imagen bidimensional de la sección transversal del plasma que muestra la ubicación general de las impurezas, incluyendo argón, molibdeno, xenón, y tungsteno.

"Estos son dos instrumentos diferentes pero complementarios, ", Dijo Delgado-Aparicio." Proporcionarán información vital sobre los plasmas en WEST, lo que puede informar los dispositivos de fusión futuros ".

El diseño planificado y la entrega de los dos nuevos instrumentos "se basa en la experiencia a largo plazo en el desarrollo de diagnósticos de rayos X en PPPL, ", Dijo Stratton." Este laboratorio es conocido muy favorablemente por su investigación de diagnóstico de rayos X, y queremos continuar con eso ".