
Voorbeeld van de donutvormige Tokamakreactor JET. Credit UK Atomic Energy Authority
Het voetstuk is gevoelig voor instabiliteiten
“Het model verfijnt het denken over het stabiliseren van de rand van het plasma voor verschillende tokamakvormen,” zei Jason Parisi, een onderzoeksfysicus bij het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL). Parisi is de hoofdauteur van drie artikelen waarin het model wordt beschreven en die zijn gepubliceerd in de tijdschriften Nuclear Fusion en Physics of Plasma. Het eerste artikel richt zich op een deel van het plasma dat de pedestal wordt genoemd en dat zich aan de rand bevindt. Het voetstuk is gevoelig voor instabiliteiten omdat de temperatuur en druk van het plasma vaak sterk dalen in dit gebied. Het nieuwe model is opmerkelijk omdat het voor het eerst overeenkomt met het gedrag van het voetstuk dat werd waargenomen in het PPPL National Spherical Torus Experiment (NSTX) van het Amerikaanse Ministerie van Energie (DOE). Terwijl conventionele tokamaks de vorm van een donut hebben, is NSTX een van de tokamaks met de vorm van een appel met een klokhuis. Het verschil in tokamak-proporties heeft invloed op het plasma en, zoals het model aangeeft, op de sokkel.
Balloninstabiliteiten
Parisi onderzocht samen met een team wetenschappers de grenzen van sokkels en onderzocht hoeveel druk er op plasma in een fusiereactor kan worden uitgeoefend voordat er instabiliteiten optreden. In het bijzonder bestudeerden ze verstoringen in het voetstuk die balloninstabiliteiten worden genoemd: uitstulpingen van plasma die naar buiten steken, zoals het uiteinde van een lange ballon wanneer erin wordt geknepen. “Het model is een uitbreiding van een model dat mensen in het veld misschien al 10 jaar gebruiken, maar we hebben de berekening van de ballonstabiliteit veel geavanceerder gemaakt,” zei Parisi. Om hun model te ontwikkelen, keken de wetenschappers naar de relatie tussen sokkelmetingen – hoogte en breedte – en balloninstabiliteit. Parisi zei dat het nieuwe model meteen paste. “Ik was verrast door hoe goed het werkt. We probeerden het model te breken om er zeker van te zijn dat het nauwkeurig was, maar het past echt goed bij de gegevens,” zei hij.
Het EPED-model uitbreiden
Van het bestaande model, bekend onder de naam EPED, was bekend dat het werkte voor donutvormige tokamaks, maar niet voor de bolvormige variant. “We besloten het te proberen en door slechts één onderdeel van EPED te veranderen, werkt het nu heel goed,” zei Parisi. De resultaten geven onderzoekers ook een duidelijker beeld van het contrast tussen de twee tokamakontwerpen. “Er is zeker een groot verschil tussen de stabiliteitsgrens voor de appelvormige tokamak en de tokamak met de standaardvorm, en ons model kan nu enigszins verklaren waarom dat verschil er is,” zei hij. De bevindingen zouden kunnen helpen om plasmaverstoringen tot een minimum te beperken.
Lees het volledige artikel van Rachel Kremen op de website van Energy Daily.