Published 2008 | Version v1
Report Open

Contribution to the 22. IAEA Fusion Energy Conference

Description

This report is a compilation of the papers, concerning the FAST (Fusion Advanced Studies Torus) proposal, presented to the 22. IAEA conference on Fusion Energy. FAST is a new machine proposed to support ITER experimental exploitation as well as to anticipate DEMO relevant physics and technology. FAST is aimed at studying, in burning plasma relevant conditions, fast particle physics, plasma operations and plasma wall interaction in an integrated way. FAST has the capability to approach all the ITER scenarios significantly closer than present day experiments by using Deuterium plasmas. The necessity of achieving ITER relevant performance with a moderate cost has led to conceiving a compact Tokamak (R=1.82 m, a= 0.64 m) with high toroidal field (BT up to 8.5 T) and plasma current (Ip up to 8 MA). In order to study fast particle behaviours in conditions similar to those of ITER, the project has been provided with a dominant Ion Cyclotron Resonance Heating System (ICRH; 30 MW on the plasma). Moreover, the experiment foresees the use of 6 MW of Lower Hybrid (LHCD), essentially for plasma control and for non-inductive Current Drive, and of Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH, 4MW) for localized electron heating and plasma control. The ports have been designed to accommodate up to 10 MW of negative beams (NNBI) in the energy range of 0.5-1 MeV. The total power input will be in the 30-40 MW range in the different plasma scenarios with a wall power load comparable with that of ITER (P/R∼22 MW/m). All the ITER scenarios will be studied: from the reference H-mode, with plasma edge and ELMs characteristics similar to the ITER ones (Q up to ≅ 2.5), to a full current drive scenario, lasting around 170 s. The first wall as well as the divertor plates will be of Tungsten in order to ensure reactor relevant operation regimes. The divertor itself is designed to be completely removable by remote handling. This will allow studying (in view of DEMO) the behaviour of innovative divertor concepts, such as those based on liquid Lithium. FAST is capable of operations with very long pulses, up to 170 s, despite that it is a copper machine. The magnets initial operation temperature is 30 K, with cooling realised by helium gas. The in vessel components, namely first wall and divertor, are actively cooled by pressurised water at 80 0C. The same water is also used to back up the vacuum vessel. FAST is equipped with ferromagnetic inserts to keep the toroidal field magnet ripple down to 0.3%

Availability note (English)

Available from INIS in electronic form

Abstract (Italian)

In questo rapporto sono raccolti i contributi su FAST (Fusion Advanced Studies Torus) presentati alla 22. Conferenza sull'Energia da Fusione dell'IAEA. FAST e un nuovo esperimento proposto in supporto alla sperimentazione di ITER. FAST e stato proposto sia per studiare le fenomenologie tipiche dei plasmi che bruciano sia per operare molto piu vicini agli scenari di ITER di tutte le altre macchine realizzare esistenti o in via di realizzazione. FAST utilizza deuterio in modo da mantenere una elevata flessibilita di operazione. La necessita di mantenere l'investimento entro costi moderati ha determinato le dimensioni molto compatte (R=1.82 m, a= 0.64 m), il campo magnetico alto (BT fino a 8.5T) e la corrente di plasma fino a 8 MA. Le particelle veloci con cui studiare il comportamento delle particelle alfa prodotte dalle reazioni di fusione grazie sono originate utilizzando potenza a radiofrequenza. Infatti, per studiare i comportamenti della particelle veloci nelle condizioni simili a quelle di ITER, il progetto prevede un sistema di riscaldamento a radiofrequenza alla di risonanza ciclotronica ionica (ICRH; 30 MW al plasma). Inoltre, l'esperimento prevede l'uso di 6 MW alla frequenza ibrida inferiore (LHCD), essenzialmente per controllo del plasma e per alimentare la corrente in modo non induttivo, e della frequenza ciclotronica elettronica (ECRH, 4MW) per il heating dell'elettrone ed il controllo localizzati del plasma. Gli accessi alla macchina sono stati dimensionati per accogliere fino a 10 MW di fasci negativi (NNBI) nella gamma di energia di 0.5-1 MeV. La potenza ausiliare addizionale sara di 30-40 MW che origina un carico termico alla parete paragonabile con quello di ITER (P/R∼22 MW/m). FAST sara in grado di studiare tutti gli scenari operativi di ITER: dal modo H di riferimento, con il bordo del plasma e caratteristiche degli Elms simili a ITER (Q fino a a2.5), a scenari steady state che durano fino o 170 S. La prima parete come pure le piastre di divertore sara di tungsteno per operare in condizioni rilevanti per il reattore. FAST e capace di funzionamenti con gli impulsi molto lunghi, fino a 170 s, malgrado sia una macchina con magnete in rame. La temperatura iniziale di funzionamento dei magneti è 30K, il raffreddamento realizzato con gas elio. I componenti affacciati al plasma, vale a dire la prima parete e il divertore, sono raffreddati attivamente da acqua pressurizzata a 80 0C. FAST e dotato degli inserti ferromagnetici per mantenere l'ondulazione toroidal del magnete di campo giù a 0.3%

Files

40091797.pdf

Files (2.8 MB)

Name Size Download all
md5:94dd760c2ac353944c6fd3a18e0f0082
2.8 MB Preview Download

Additional details

Publishing Information

Imprint Pagination
51 p.
ISSN
0393-3016
Report number
ENEA-TR-FPN--2008/43

Conference

Title
22. IAEA Fusion Energy Conference
Dates
13-18 Oct 2008
Place
Geneve (Switzerland)