Measurement of spherical tokamak plasma compression in the PCS-16 magnetized target fusion experiment
Notice bibliographique
Résumé
Abstract A sequence of magnetized target fusion devices built by General Fusion has compressed magnetically confined deuterium plasmas inside imploding aluminum liners. Here we describe the best-performing compression experiment, PCS-16, which was the fifth of the most recent experiments that compressed a spherical tokamak plasma configuration. In PCS-16, the plasma remained axisymmetric with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mtext>pol</mml:mtext> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo>/</mml:mo> </mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mtext>pol</mml:mtext> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mn>20</mml:mn> <mml:mi mathvariant="normal">%</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> to a high radial compression factor ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>></mml:mo> <mml:mn>8</mml:mn> </mml:mrow> </mml:math> ) with significant poloidal flux conservation (77% up to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> </mml:mrow> </mml:math> 1.7, and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>≈</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mn>30</mml:mn> <mml:mi mathvariant="normal">%</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> up to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>8.65</mml:mn> </mml:mrow> </mml:math> ) and a total compression time of 167 <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> . Magnetic energy of the plasma increased from 0.96 kJ poloidal and 17 kJ toroidal to a peak of 1.14 kJ poloidal and 29.9 kJ toroidal during the compression, while the thermal energy was in the range of 350 ± 25 J. Plasma equilibrium was a low- β state with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>β</mml:mi> <mml:mtext>tor</mml:mtext> </mml:msub> <mml:mo>≈</mml:mo> <mml:mn>4</mml:mn> <mml:mi mathvariant="normal">%</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>β</mml:mi> <mml:mtext>pol</mml:mtext> </mml:msub> <mml:mo>≈</mml:mo> <mml:mn>15</mml:mn> <mml:mi mathvariant="normal">%</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> . Ingress of impurities from the lithium-coated aluminum wall was not the dominant effect. Neutron yield from D-D fusion increased significantly during compression. Thermodynamics during the early phase of compression ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mn>1.7</mml:mn> </mml:mrow> </mml:math> ) were consistent with increasing Ohmic heating of the electrons due to a geometric increase in the current density at near-constant resistivity, and with increasing ion cooling that approximately matched ion compression heating power. Ion cooling by electrons was significant because the electrons were much cooler than the ions ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>T</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>200</mml:mn> <mml:mstyle scriptlevel="0"/> <mml:mrow> <mml:mi>eV</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>T</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>600</mml:mn> <mml:mstyle scriptlevel="0"/> <mml:mrow> <mml:mi>eV</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> ). Magnetohydrodynamic simulations were used to model the emergence of instabilities that increase electron thermal transport in the final phase of compression. Conditions for ideal stability were actively maintained during compression through a current ramp applied to the central shaft and, after this current ramp reached its peak two-thirds of the way through compression, we measured a transition in plasma behavior across multiple diagnostics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,168 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».