Analýza prvního experimentu s tekutými kovy na divertoru tokamaku COMPASS

Abstract

Již od dob prvních zařízení udržující vysokoteplotní plazma, se setkáváme s problémem interakce plazmatu s komorou. Tento problém se ještě výrazněji přenáší na plánované termonukleární reaktory, kde stále rostoucí požadavky na velikost reaktorů vedou k extrémních tepelným tokům, které současné technologie nebudou schopny zvládnout. Experiment zasunutí kapilárního porézního systému (CPS) naplněného tekutým lithiem na pozici vnitřního strike-pointu tokamaku COMPASS se snaží najít levné a spolehlivé řešení pro budoucí fúzní reaktory a jiná zařízení odolávající vysokým tepelným nárokům. Během experimentu vzniklo mnoho požadavků na analýzu vlastností využívaného terčíku z tekutého kovu. Od pouhého pozorování terčíku viditelnou i infra kamerou přes měření jeho teploty po každém výboji pomocí Planckova vyzařovacího zákona, změření hmotnosti odpařeného lithia díky zmapované křivce chladnutí vzorku až po zkoumání vedlejších účinků na plazma po skončení kampaně. Tato bakalářská práce se zabývá právě těmito a dalšími jevy s cílem pomoci vyvinout nové technologie pro začínající odvětví energetiky.

Since the time of the first devices maintaining high-temperature plasma, we have encountered the problem of interaction of plasma-chamber interactions. This problem is even more pronounced in planned thermonuclear reactors, where ever-increasing reactor size requirements lead to extreme heat fluxes that current technologies will not be able to handle. The experiment of inserting a capillary porous system (CPS) filled with liquid lithium at the position of the inner strike-point of the COMPASS tokamak strives to find a cheap and reliable solution for future fusion reactors and other devices under high thermal demands. During the experiment, many requirements to analyse the properties of the used liquid metal target arose. From just observing a target with a visible and infrared camera, measuring its temperature after each discharge by using Planck’s radiation law, measuring the weight of vaporized lithium, thanks to a mapped cooling curve of the sample, to investigating side effects on plasma after the campaign. This bachelor work deals with these and other phenomena to help develop new technologies for the emerging energy sector.