21 oktober 2009
Plasma-experts verfijnen meetmethode wanderosie fusiereactor
Onderzoekers van FOM-Rijnhuizen hebben de calibratie verbeterd van de
standaardmethode om wanderosie in toekomstige fusiereactoren te meten.
Promovendus Jeroen Westerhout ontdekte dat de calibratietechniek bij
relatief lage plasmatemperaturen (rond 10.000 °C) veel meer signaal
oplevert dan de theorie voorspelt. Het onderzoek maakt een betere
calibratie mogelijk van de wanderosie, een belangrijke factor in het
succes van energieproducerende fusie-experimenten als ITER. De
onderzoekers beschrijven de resultaten in het vakblad Applied Physics
Letters.
Figuur 1. Pilot-PSI plasma
vergroten Figuur 1. Pilot-PSI plasma
Het lineaire plasma-experiment Pilot-PSI produceert plasma bij
dichtheden en temperaturen die vergelijkbaar zijn met de
omstandigheden in de ITER-divertor.
Figuur 2. Geërodeerde targets
vergroten Figuur 2. Geërodeerde targets
Erosie van koolstof targets na steeds langere blootstelling aan het
plasma in Pilot-PSI.
Figuur 3. Gasinjectie
vergroten Figuur 3. Gasinjectie
Waterstofplasma stroomt uit de bron van Pilot-PSI (links) het
vacuümvat van de opstelling in. Van onderen wordt methaan ingebracht,
een techniek die onder andere wordt gebruikt om metingen van
wanderosie te calibreren.
In een fusiereactor houden sterke magneetvelden het hete, geladen
brandstofgas (een plasma) van de reactorwand af. Daardoor kan de
fusiereactie van deuterium en tritium zichzelf in stand houden zonder
te groot warmteverlies. Om het fusieproduct helium af te voeren, wordt
het plasma op de wand geleid in de divertor (uitlaat) van de reactor.
Chemische reacties van het hete deuterium en tritium met de
koolstofwand van de divertor zullen leiden tot erosie.
Wetenschappers kijken naar de specifieke kleuren licht die een
koolwaterstofverbinding uitzendt om slijtage van de reactorwand in de
gaten te houden. In vergelijkbare experimenten heeft Jeroen Westerhout
tot duizend keer meer licht gemeten dan volgens de theorie verwacht
wordt. Hij heeft dit kunnen verklaren door rekening te houden met
licht dat uitgezonden wordt ten gevolge van de chemische
erosiereacties.
Stichting FOM