Uma equipe de cientistas do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) ganhou um prêmio DOE Office of Science para desenvolver novos diagnósticos de raios-X para o WEST - o ambiente de tungstênio (W) em Tokamak em estado estacionário - em Cadarache, França. Os três anos, O prêmio de US $ 1 milhão apoiará a construção de dois novos dispositivos na PPPL, além da colaboração com cientistas franceses e implantação de um pesquisador pós-doutorado para testar os dispositivos instalados nos laboratórios CAE, a casa das instalações WEST.

"Estamos extremamente orgulhosos de que nossa proposta tenha sido escolhida considerando que havia uma forte competição de nossa comunidade, "disse o físico do PPPL Luis F. Delgado-Aparicio." O desenvolvimento de diagnósticos inovadores de raios-X nos permitirá impulsionar a tecnologia e nos dará uma grande oportunidade de fazer parte de uma incrível equipe de cientistas e engenheiros franceses no WEST. " a equipe inclui o chefe da divisão de diagnóstico do PPPL, Brentley Stratton, e o principal físico de pesquisa Ken Hill.

WEST é uma atualização do Tore Supra, uma grande instalação com componentes voltados para plasma que usam carbono, como aqueles no National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U) no PPPL. Pesquisadores do WEST substituíram os componentes de carbono por aqueles feitos de tungstênio, um material que pode suportar as temperaturas superaquecidas dos plasmas de fusão sem absorver o gás do plasma; o gás pode ser liberado e degradar o desempenho do plasma.

Um diagnóstico, chamada de "Câmera de Raios-X Rígida com Múltiplas Energias (ME-HXR), "irá medir as emissões de raios-X em uma ampla faixa de energia do plasma que alimenta as reações de fusão.

Medindo o macio, ou energia relativamente baixa, As emissões de raios-X permitirão aos cientistas determinar a temperatura do plasma e a carga elétrica. Isso também permitirá que eles descubram exatamente a densidade e onde os elementos pesados ​​que poderiam retardar as reações de fusão estão espalhados no plasma. Essas informações podem ser úteis para uma variedade de experimentos.

A câmera também medirá a resistência do plasma, ou de alta energia, Emissões de raios X, que se originam das colisões de íons de fundo com elétrons de alta energia acelerados por um sistema de radiofrequência (RF) conhecido como Lower Hybrid Current Drive (LHCD). Esses elétrons carregam a corrente no plasma WEST. O espectro do difícil, as emissões não térmicas fornecerão informações sobre onde esses elétrons rápidos absorvem a energia de RF.

A câmera também investigará as emissões de raios-X das placas de metal de tungstênio que cobrirão o interior do tokamak. Essa informação revelará se o calor extremo da máquina tem desalojado átomos de tungstênio dos ladrilhos e os impulsionado para o plasma. A presença de átomos de tungstênio no plasma pode indicar que os componentes do tungstênio estão começando a derreter; monitorar o conteúdo de tungstênio é, portanto, crucial para evitar danos à máquina.

O outro diagnóstico, conhecido como "Compact X-ray Imaging Crystal Spectrometer (cXICS), "é uma variação de um dispositivo que Hill e o físico sênior Manfred Bitter inventaram para o National Spherical Torus Experiment (NSTX) da PPPL e o tokamak Alcator C-Mod no Massachusetts Institute of Technology (MIT). O dispositivo cXICS criará uma resolução de baixa resolução , imagem de seção transversal bidimensional do plasma mostrando a localização geral de impurezas, incluindo argônio, molibdênio, xenônio, e tungstênio.

“São dois instrumentos diferentes, mas complementares, "Delgado-Aparicio disse." Eles fornecerão informações vitais sobre os plasmas no WEST - que podem informar futuros dispositivos de fusão. "

O projeto planejado e entrega dos dois novos instrumentos "baseia-se na experiência de longo prazo no desenvolvimento de diagnóstico de raios-X no PPPL, "Stratton disse." Este laboratório é conhecido favoravelmente por sua pesquisa de diagnóstico de raios-X, e queremos continuar com isso. "