プレーリービュー（PV）ロタマクは、プレーリービューA&M大学にあるプラズマ物理学実験施設です。[1]この実験施設は、制御された核融合実験を支援するための磁気プラズマ閉じ込めを研究しています。具体的には、PVロタマクは球状トカマク型または磁場反転型構成で使用できます。2015年から2017年の間に、ほとんどの職員が高度なキャリアアップの機会へと異動しました。[2] 2017年には、PVAMUのサガンティ博士が、エネルギー省（DOE）が12年間支援した研究活動全体に関する最終報告書を作成し、DOEに提出しました。[3]
背景
FRCと球状トカマクは、その閉じ込め特性と小型サイズから、プラズマ物理学界の関心を集めています。世界の大規模核融合実験のほとんどはトカマクですが、FRCとSTはベータ値が高いため、より少ないプラズマ体積で同じ出力を生成でき、プラズマ安定性も優れているため、現実的な代替手段と考えられています。
歴史
PVロタマックは2001年に、解体されたフリンダース・ロタマックの部品を主に再利用して建造されました。[4] PVロタマックは、2017年現在までにプラズマ物理学に関する12本以上の学術論文を生み出すための実験データを提供しています。[5] より最近の画像と、機器レイアウト全体を網羅した短いビデオは、Saganti-PVSOのGoogleサイトからご覧いただけます。[6]
装置
実験装置は、真空容器、電磁コイル、回転磁場（RMF）を動作させる高出力無線周波数（RF）発生システム、および診断装置から構成される。真空容器はパイレックスガラスで作られており、長さ80cm、直径40cmである。[7]電磁コイルは、真空容器の中心に最大230ガウス（0.023テスラ）の磁場を生成できる。真空容器の軸を通る別の電磁コイルは、装置を球状トカマクにするために必要な磁場を生成できる。RF発生システムは、周波数500kHzの回転磁場の形で400kWの電力をプラズマに供給できる。RMFは一度に40ms動作できる。
プラズマパラメータ
PVロタマクの典型的な放電中の電子密度は[7]です。これは、燃焼熱核プラズマが達成しなければならない温度の約1000分の1です。[8]典型的な放電中の電子温度は10～30 eVで、これも燃焼熱核プラズマの約1000分の1です。プラズマへの投入電力は400 kWで、大型トカマクの数十MWと比較するとかなり低いです。
貢献
PVロタマクにおける初期の実験では、FRCと球状トカマク構成の違いを明らかにすることが試みられました。[7]彼らは、トロイダル磁場を導入すること（FRCをSTに変化させること）によって粒子の閉じ込めと性能が向上することを発見しました。
その後の実験では、FRCのn=1傾斜モードの特性を明らかにし、その緩和が試みられました。[9]これはFRCの不安定性であり、プラズマの消失を引き起こす可能性があります。研究者たちはこのモードの安定境界を測定し、装置中央付近に追加の電磁コイルを設置することでFRCを2つの部分に挟み込み、傾斜モードを緩和することを発見しました。
最近（2015年）のPVロタマク実験では、マイクロ波によるプラズマ加熱が検討されました。[10]プラズマには6kWの電力が注入されました。研究者たちは、マイクロ波を用いて比較的効率的に電流を流すことができたものの、このわずかな電力ではプラズマの密度や温度を大きく変化させるには不十分であることを発見しました。
参考文献
- ^ 「ロタマク室：太陽観測所」www.pvamu.edu . 2017年1月12日閲覧。
- ^ 「核融合プラズマ研究プロジェクト - 太陽観測所」www.pvamu.edu . 2018年10月2日閲覧。
- ^ 「核融合プラズマ研究プロジェクト - 最終報告書」www.pvamu.edu . OSTI 1344072 . 2018年10月2日閲覧。
- ^ 「核融合プラズマ研究プロジェクト：太陽観測所」www.pvamu.edu . 2017年1月12日閲覧。
- ^ 「出版物リスト：太陽観測所」www.pvamu.edu . 2017年1月12日閲覧。
- ^ “サガンティ-PVSO”. www.pvamu.edu 。2018年1月12日に取得。
- ^ abc Yang, X.; Petrov, Yu; Huang, TS (2008-01-01). 「円筒形および球形装置におけるロータマクプラズマ放電の比較」 .プラズマ物理と制御核融合. 50 (8) 085020. Bibcode :2008PPCF...50h5020Y. doi :10.1088/0741-3335/50/8/085020. ISSN 0741-3335. S2CID 123295691.
- ^ 「NRL血漿処方集」www.nrl.navy.mil . 2017年1月12日閲覧。
- ^ Yang, X. (2009-01-01). 「抑制」. Physical Review Letters . 102 (25) 255004. Bibcode :2009PhRvL.102y5004Y. doi :10.1103/PhysRevLett.102.255004. PMID 19659087.
- ^ Zhou, RJ; Xu, M.; Huang, Tian-Sen (2015-05-01). 「Prairie View Rotamakにおけるマイクロ波実験」. Physics of Plasmas . 22 (5): 054501. Bibcode :2015PhPl...22e4501Z. doi : 10.1063/1.4921129 . ISSN 1070-664X.
