Инжектор нейтральных атомов

Инжектор нейтральных атомов

Инжектор «выстреливает» в плазменный шнур мощнейший пучок из атомов дейтерия, разогнанных до энергии 1 Мэв. Эти атомы, сталкиваясь с частичками плазмы, передают им свою кинетическую энергию и тем нагревают плазму. Так как разогнать в электронном поле нейтральный атом нереально, его необходимо сначала ионизировать. Потом ион (на самом деле, ядро дейтерия) разгоняется в Инжектор нейтральных атомов циклотроне до нужной энергии. Сейчас быстродвижущийся ион следует опять перевоплотить в нейтральный атом. Если этого не сделать, ион будет отклонён магнитным полем токамака. Потому к разогнанному иону следует присоединить электрон. Для деионизации ион проходит через ячейки, заполненные газом. Тут ион, захватывая электрон у молекул газа, рекомбинирует. Не успевшие рекомбинировать ядра Инжектор нейтральных атомов дейтерия отклоняются магнитным полем на специальную мишень, где тормозятся, рекомбинируют и могут быть применены вновь.

Требования к мощности «фабрики атомов» ITER так значительны, что на этой машине в первый раз пришлось применить систему, которой не было на предыдущих токамаках. Это система отрицательно заряженных ионов. На таких Инжектор нейтральных атомов больших скоростях положительный ион просто не успевает перевоплотиться в нейтральный атом в газовых ячейках. Потому употребляются отрицательные ионы, которые захватывают электроны в особом радиочастотном разряде в среде плазмы дейтерия, экстрагируются и разгоняются высочайшим положительным потенциалом (1 мегавольт по отношению к источнику ионов), потом нейтрализуются в газовой ячейке. Оставшиеся заряженными ионы Инжектор нейтральных атомов отклоняются электростатическим полем в специальную охлаждаемую водой мишень. При потреблении приблизительно 55 мегаватт электроэнергии, любой из 2-ух планируемых на ITER инжекторов нейтральных атомов способен вводить в плазму до 16 мегаватт термический энергии.

Ионно-циклотронный резонансный нагреватель

Эта система (Ion Cyclotron Resonance Heating — ICRH) разогревает ионы плазмы. Принцип этого нагрева таковой же, как и Инжектор нейтральных атомов бытовой СВЧ-печи. Частички плазмы под воздействием электрического поля высочайшей интенсивности с частотой от 40 до 55 МГцначинают колебаться, получая дополнительную кинетическую энергию от поля. При столкновениях ионы передают энергию другим частичкам плазмы. Система состоит из массивного радиочастотного генератора (будет установлен в Здании радиочастотного нагрева плазмы), системы волноводов для передачи энергии и излучающих Инжектор нейтральных атомов антенн[266], расположенных снутри вакуумной камеры.

Электронно-циклотронный резонансный нагреватель

Эта система (Electron Cyclotron Resonance Heating — ECRH) разогревает электроны плазменного шнура. ECRH играет роль «стартера» плазмы — она разогревает нейтральный газ, заполняющий вакуумную камеру сначала выстрела. Хотя ECRH имеет схожий физический принцип, что и ионный нагреватель ICRH, все же, построена на совсем Инжектор нейтральных атомов другом «железе». В качестве источников энергии использованы гиротроны, с мощностью 1МВт, рабочей частотой 170 ГГц и продолжительностью импульса более 500 с. Всего гиротронов 24. Они размещены в Здании радиочастотного нагрева и передают свою энергию по волноводам, длина которых составляет 160 метров. Созданием гиротронов заняты Япония, Наша родина, Европа и Индия Инжектор нейтральных атомов. В конце февраля 2015 года Япония показала 1-ый произведённый гиротрон. Все гиротроны будут поставлены в ITER сначала 2018 года[267]. Для ввода энергии в вакуумную камеру служат окна из поликристаллического искусственного алмаза. Поперечник каждого алмазного диска 80 мм, а толщина 1,1 мм. Алмаз избран поэтому, что прозрачен для СВЧ излучения, прочен, радиационно стоек и Инжектор нейтральных атомов обладает теплопроводимостью в 5 раз выше, чем у меди. Последнее событие важно: через окно будет проходить мощность до 500 МВт/м2. Созданием этих кристаллов занята лаборатория в г. Фрайбурге (Германия). Всего для ITER будет поставлено 60 алмазных окон[268].

Криостат

Криостат[269][270] — наибольший компонент токамака. Это оболочка объёмом 16000 м3 из нержавеющей стали, 29,3 метра в высоту Инжектор нейтральных атомов, 28,6 метров в поперечнике, массой 3850 тонн[271]. Снутри криостата будут размещаться другие элементы машины. Криостат, кроме механических функций (опора деталей токамака и их защита от повреждений) будет делать роль вакуумного «термоса», являясь барьером меж наружной средой и внутренней полостью. Для этого на внутренних стенах криостата расположены термические экраны, охлаждаемые азотным контуром (80К). Криостат Инжектор нейтральных атомов имеет огромное количество отверстий для доступа к вакуумной камере, трубопроводов системы остывания, фидеров питания магнитных систем, диагностики, дистанционного манипулятора, систем нагрева плазмы и других.

Криостат будет собираться в здании криостата площадью 5500 м2, которое специально было выстроено для этой цели. Доставить сборку таких размеров полностью очень тяжело и Инжектор нейтральных атомов недешево. Потому было принято решение конструктивно разбить криостат на четыре больших куска (поддон, две цилиндрические обечайки и крышка). Любой из этих фрагментов будет собираться из более маленьких частей. Всего частей 54. Их созданием занята Индия. Потом куски, после сборки в Здании криостата, по очереди будут перемещены и установлены на место — в шахту Инжектор нейтральных атомов реактора[272].

Для понижения воздействия нейтронного излучения токамака на окружающую среду криостат будет окружён «одеялом» из специального бетона, которое именуют Биозащита (BioShield). Толщина биозащиты над криостатом составит два метра.

Поддон криостата будет покоиться на выступах из особо плотного железобетона (3,9 тонн на кубический метр заместо 2,5, как у обыденного бетона Инжектор нейтральных атомов), сформированных на плите B2. Эти выступы на веб-сайте ITER именуют «короной» («crown»). Арматура частей короны имеет очень непростой макет; для изготовления бетона будет применен гравий, добываемый в Лапландии (Швеция, г. Кируна)[273]. Для понижения напряжений, связанных с вибрациями токамака, и температурными переменами размеров криостата, меж поддоном криостата и «короной» будут размещены 18 шаровых Инжектор нейтральных атомов подшипников, каждый размером 1200х1200х500 мм.


ip-oplachivaet-lichnie-rashodi-iz-kassi.html
ip-vch-20052013-permskaya-tamozhnya-priglashaet-v-zelenij-sektor-nedeli-pryamaya-rech.html
ipalnih-rajonov-po-razrabotke-municipalnoj-pravovoj-bazi-reguliruyushej-otnosheniya-v-oblasti-obespecheniya-bezopasnosti-zhiznedeyatelnosti-naseleniya-moskva-fgbu-vnii-gochs-fc-2013.html