Design and construction of a small modular stellarator for the magnetic confinement of plasmas
Description
Full text: This technological development research project seeks to implement a small scale modular stellarator magnetic confinement device for research in high temperature and low density plasmas. To date very little research has been developed in the engineering and physics of small-scale modular stellarator devices, so the technological development of this project will bring knowledge and innovation in the area of stellarators. The device, called Stellarator of Costa Rica 1 (SCR-1) currently has a toroidal aluminum vacuum chamber with a radius greater than 238.1 mm and a radius of cross section of 94.4 mm. The plasma will have a radius less than 54.1 mm and a volume of 13.75 liters (0.01 m3), with an aspect ratio of> 4.4. The resonant magnetic field will be 0.0438 T, and will have a period of 2 (m = 2) with a flat rotational transform profile of 0.3. The magnetic field will be generated by means of 12 modular coils, each composed of 6 turns, with an electric current of 4600 A (767 A per revolution). The current will be powered by a stationary bank of batteries, which will provide 767 A for each discharge, where each pulse will last from 4 s to 10 s. The plasma will be heated by Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH) through two magnetrons, one of 2 kW and the other of 3 kW, in the second harmonic at 2.45 GHz. The expected electronic density and temperature is 13 eV (150800 K) and 5 x 1016 m-3 respectively with a confinement time estimated at 5.70 x 10-4 ms. The initial diagnoses of SCR-1 will be a Langmuir probe consisting of a boron nitride head and a four-point tungsten matrix, a heterodyne microwave interferometer (28 GHz frequency, corresponding to the wavelength of? = 10.71 mm), an optical spectrometer (iHR550 three-core spectrometer configured for Plasma / Emissions Analysis, output port for multichannel Charge Cloupled Device (CCD) detector, multichannel output port for PMT or DSS, custom fiber optic for coupling), a system for mapping the magnetic field and a CCD camera. The proposed device will not be able to generate nuclear fusion processes.
Availability note (English)
Available on-line: https://www.tec.ac.cr/proyectos/diseno-construccion-stellarator-modular-pequeno-confinamiento-magnetico-plasmasAbstract (Spanish)
Full text: Este proyecto de investigacion de desarrollo tecnologico busca implementar un dispositivo de confinamiento magnetico de tipo stellarator modular a pequena escala para la investigacion en plasmas de alta temperatura y baja densidad. A la fecha muy poca investigacion ha sido desarrollada en la ingenieria y fisica de dispositivos de tipo stellarator modulares a pequena escala, por lo que el desarrollo tecnologico de este proyecto aportara conocimiento e innovacion en el area de stellarators. El dispositivo, llamado Stellarator de Costa Rica 1 (SCR-1) cuenta en la actualidad con una camara de vacio de aluminio en forma toroidal con un radio mayor de 238.1 mm y un radio de seccion transversal de 94.4 mm. El plasma tendra un radio menor de 54.1 mm y un volumen de 13.75 litros (0.01 m3), con una razon de aspecto de >4.4. El campo magnetico resonante sera de 0.0438 T, y tendra un periodo de 2 (m=2) con un perfil de transformada rotacional plano de 0.3. El campo magnetico sera generado por medio de 12 bobinas modulares, cada una de ellas compuesta de 6 vueltas, con una corriente electrica de 4600 A (767 A por vuelta). La corriente sera alimentada por un banco estacionario de baterias, el cual brindara 767 A para cada descarga, donde cada pulso tendra una duracion de 4 s a 10 s. El plasma sera calentado por Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH) a traves de dos magnetrones uno de 2 kW y otro de 3 kW, en el segundo armonico a 2.45 GHz. La temperatura y densidad electronica esperada es de 13 eV (150800 K) y 5 x 1016 m-3 respectivamente con un tiempo de confinamiento estimado en 5.70 x 10-4 ms. Los diagnosticos iniciales del SCR-1 seran una sonda de Langmuir compuesta de una cabeza de Nitruro de boro y una matriz de cuatro puntas de tungsteno, un interferometro heterodino de microondas (frecuencia de 28 GHz, correspondiente a la longitud de onda de ? = 10.71 mm), un espectrometro optico (iHR550 espectrometro de tres nucleos configurado para Plasma/Analisis de Emisiones, puerto de salida para detector Charge Cloupled Device (CCD) multicanal, puerto de salida multicanal para PMT o DSS, fibra optica personalizada para el acoplamiento), un sistema de mapeo del campo magnetico y una camara CCD. El dispositivo propuesto no podra generar procesos de fusion nuclearAdditional details
Additional titles
- Original title (Spanish)
- Diseno y construccion de un stellarator modular pequeno para el confinamiento magnetico de plasmas
Identifiers
Publishing Information
- Imprint Place
- Cartago (Costa Rica)
- Imprint Pagination
- [html]
INIS
- Country of Publication
- Costa Rica
- Country of Input or Organization
- Costa Rica
- INIS RN
- 50048747
- Subject category
- S70: PLASMA PHYSICS AND FUSION TECHNOLOGY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Non-conventional Literature
- Descriptors DEI
- DESIGN; MAGNETIC FIELDS; MODULAR STRUCTURES; NUCLEAR ENGINEERING; PLASMA CONFINEMENT; STELLARATORS
- Descriptors DEC
- CLOSED PLASMA DEVICES; CONFINEMENT; ENGINEERING; THERMONUCLEAR DEVICES
Optional Information
- Notes
- Short communication; ills.