Columbia icke-neutralt Torus - Columbia Non-neutral Torus
Den Columbia Icke neutral Torus (CNT) är en liten stellarator vid Columbia University plasmafysik Laboratory designad av Thomas Sunn Pedersen med hjälp av Wayne Reiersen och Fred Dahlgren i Princeton Plasma Physics Laboratory att genomföra den första undersökningen av icke-neutrala plasmor begränsad till magnetiska ytor. Experimentet, som inleddes i november 2004, finansieras av National Science Foundation och USA: s energidepartement i form av en utmärkelse för en tidig karriärutveckling (CAREER).
Teknisk design
CNT, som är inrymt i en cylindrisk vakuumkammare tillverkad av 316 rostfritt stål , mäter 60 tum i diameter och är 75 tum hög. Den tomma kammaren kan nå ett tryck på 2x10-10 Torr .
CNT är unik i sin enkla geometri. Magnetytor skapas med endast fyra elektromagnetiska spolar - två sammanlåsande spolar inuti kammaren och två poloidala fältspolar utanför kammaren. De två låsspolarna har en radie av .405m, och vinkeln mellan dem kan manuellt väljas till 64 °, 78 ° eller 88 °, vilket möjliggör olika skjuvnings- och rotationstransformationsvärden och magnetisk ytkonfiguration. De poloidala fältspolarna har en radie på 1,08 m. Spolarna drivs med en 200 kW strömförsörjning och kan producera magnetfält på 0,01-0,2T. Konfigurationen av CNT skapar ett mycket lågt bildförhållande på 1,9, det lägsta av alla byggda stellatorer.
| Parameter | Värde |
|---|---|
| n e | 10 12 -10 14 m −3 |
| T e | 1-100 eV |
| B | 0,01-0,2 T |
| R | 0,3 m |
| en | 0,1 m |
| P | 10 −10 Torr |
Forskning
Thomas Sunn Pedersen är den huvudsakliga utredaren av CNT, som studerar flera områden inom teoretisk och experimentell icke-neutral plasmafysik. Dessa inkluderar jämvikten mellan icke-neutrala plasma , transport och inneslutning och jonrelaterade instabiliteter . CNT-teoriprogrammet drivs av Pedersen och prof. Allen Boozer, också vid Columbia University.
De första studierna på CNT visade framgångsrikt skapande av magnetiska ytor med den enkla designen med fyra spolar. Vid tillräckligt låga neutrala tryck och tillräckligt höga magnetfältstyrkor är plasmorna väsentligen rena elektronplasmer och är makroskopiskt stabila med inneslutningstider på upp till 20 ms. Transport drivs av kollisioner med neutrala såväl som E x B- drift längs isolerande stavar som är insatta i plasma. Vid högre neutrala tryck (10 −7 Torr och högre) observeras en jonrelaterad instabilitet, med en frekvens i intervallet 10–50 kHz, och ett poloidalt läge nummer m = 1.
CNT-gruppen installerade en ledande gräns i augusti 2007 för att studera dess effekter på inneslutningstider och för att möjliggöra mätningar i frånvaro av inre stavar. Framtida planer för CNT inkluderar studiet av elektron-positronplasmor begränsade till magnetiska ytor och ytterligare studier av delvis neutraliserade plasma.
referenser
- Thomas Sunn Pedersen; et al. "Ingränsning av icke-neutrala plasmor i Columbia non-neutral Torus Experiment" (PDF) . Arkiverades från originalet (PDF) den 9 juni 2007.
- Jason P. Kremer; et al. "Status för design och konstruktion av Columbia non-neutral Torus" (PDF) . Arkiverades från originalet (PDF) den 9 juni 2007.
- Thomas Sunn Pedersen och Allen Boozer. "Begränsning av Nonneutral Plasmas på magnetiska ytor" (PDF) . PRL .
- Thomas Sunn Pedersen; et al. "Utsikterna för skapandet av positron-elektronplasma i en icke-neutral stellarator" (PDF) . Journal of Physics B .
- Thomas Sunn Pedersen; et al. "Konstruktion och initial drift av Columbia Nonneutral Torus" (PDF) . Fusion Sciences and Technology . Arkiverades från originalet (PDF) den 9 juni 2007.
- Thomas Sunn Pedersen; et al. "Avgränsning av rena elektronplasma i Columbia non-neutral Torus" (PDF) . Plasmas fysik .