Ett team av forskare vid US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har vunnit ett DOE Office of Science-pris för att utveckla ny röntgendiagnostik för WEST-Tungsten (W) -miljön i steady-state Tokamak— i Cadarache, Frankrike. Treåriga, En miljon dollar kommer att stödja byggandet av två nya enheter på PPPL, plus samarbete med franska forskare och distribution av en postdoktoral forskare för att testa de installerade enheterna vid CAE Laboratories, hemmet för WEST -anläggningen.

"Vi är oerhört stolta över att vårt förslag valdes med tanke på att det fanns stark konkurrens från vårt samhälle, "sa PPPL-fysikern Luis F. Delgado-Aparicio." Att utveckla innovativ röntgendiagnostik gör det möjligt för oss att driva tekniken framåt och ge oss en fantastisk möjlighet att vara en del av ett otroligt team av franska forskare och ingenjörer på WEST. "Andra forskare på i teamet ingår PPPL -diagnostikchef Brentley Stratton och huvudforskningsfysiker Ken Hill.

WEST är en uppgradering av Tore Supra, en stor anläggning med plasma-vända komponenter som använder kol, som de i National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U) på PPPL. Forskare vid WEST har ersatt kolkomponenterna med de som är tillverkade av volfram, ett material som tål superhotstemperaturerna för fusionsplasma utan att absorbera gas från plasman; gasen kan frigöras och försämra plasmaprestanda.

En diagnos, kallad "Multi-Energy Hard X-ray (ME-HXR) kamera, "kommer att mäta röntgenutsläpp över ett brett energiområde från plasma som driver fusionsreaktioner.

Mäter det mjuka, eller relativt låg energi, Röntgenutsläpp kommer att låta forskare bestämma plasmas temperatur och elektriska laddning. Det kommer också att göra det möjligt för dem att räkna ut exakt hur tätt och var tunga element som kan bromsa fusionsreaktionerna sprids i plasma. Sådan information kan vara användbar för en mängd olika experiment.

Kameran kommer också att mäta plasmas hårda, eller hög energi, Röntgenutsläpp, som härrör från kollisioner av bakgrundsjoner med elektroner med hög energi som accelereras av ett radiofrekvenssystem (RF) som kallas Lower Hybrid Current Drive (LHCD). Dessa elektroner bär strömmen i västplasma. Spektrumet av de hårda, icke-termiska utsläpp kommer att ge information om var dessa snabba elektroner absorberar RF-energi.

Kameran kommer också att undersöka röntgenutsläpp från volframmetallplattorna som täcker tokamakens insida. Den informationen kommer att avslöja om maskinens extrema värme har lossnat volframatomer från plattorna och drivit dem in i plasma. Närvaron av volframatomer i plasma kan indikera att volframkomponenterna börjar smälta; övervakning av volframinnehållet är därför avgörande för att förhindra skador på maskinen.

Den andra diagnosen, känd som "Compact X-ray Imaging Crystal Spectrometer (cXICS), "är en variant av en enhet som Hill och seniorfysikern Manfred Bitter uppfann för PPPL:s National Spherical Torus Experiment (NSTX) och Alcator C-Mod tokamak vid Massachusetts Institute of Technology (MIT). cXICS-enheten kommer att skapa en lågupplöst upplösning , tvådimensionell tvärsnittsbild av plasma som visar föroreningarnas allmänna placering, inklusive argon, molybden, xenon, och volfram.

"Det här är två olika men kompletterande instrument, "Delgado-Aparicio sa." De kommer att ge viktig information om plasmarna i WEST-som kan informera framtida fusionsenheter. "

Den planerade designen och leveransen av de två nya instrumenten "bygger på långsiktig expertis om röntgendiagnostikutveckling vid PPPL, "Sade Stratton." Detta laboratorium är mycket positivt känt för sin röntgendiagnostik, och det vill vi fortsätta med. "