PPPL研究人员成功地测试了在真空中分析组件的装置。

出版时间:周一,September 12,2016—09:34 在里面物理化学

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我是菲利佩·贝多亚。
菲利佩贝多亚
这是映射设备,黑色的,位于NSTX-U下方。
菲利佩贝多亚

美国物理学家能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)成功地测试了一种新装置,这将使人们更好地了解核聚变设施内的超热等离子体与这些设施内的材料之间的相互作用。测量工具,known as the Materials Analysis Particle Probe (MAPP),was built by a consortium that includes Princeton University and the University of Illinois at Urbana-Champaign (U.I.)The device lets 徳赢手机版scientists test the chemical make-up of the surface of materials exposed to plasma,while keeping the materials in a vacuum.The research was published in the July issue ofReview of Scientific Instruments,并由能源部科学办公室(聚变能源科学)和弗朗西斯科·乔斯·德·卡尔达斯奖学金计划资助。

MAPP's leading developer is Professor Jean Paul Allain,现在在美国。of I.,谁在2011年开始了这个项目。PPPL的合作者包括物理学家罗伯特·凯塔,查尔斯·斯金纳,还有Bruce Koel。

"Using MAPP,我们第一次看到材料与等离子体相互作用时的演变,主要作者Felipe Bedoya说,核系的研究生,Plasma and Radiological Engineering at the U.我的贝多亚在PPPL工作了一个学期,研究了国家球面环面实验升级(NSTX-U)中等离子体表面组件(PFC)的调节与等离子体行为之间的关系。美国最新的核聚变装置和PPPL的旗舰核聚变设施。

等离子体与托卡马克内壁之间的相互作用对聚变能的产生至关重要,因为它们深刻地影响着等离子体的状态。If hot hydrogen ions in the plasma touch the walls,the ions are absorbed and cool down.如果冷氢重新进入等离子体,it lowers the temperature of the plasma's edge and fusion reactions within the plasma occur less often.

此外,the interior of a tokamak can be eroded by the bombardment of the plasma ions.等离子体-壁相互作用的数量也可以决定托卡马克的面向等离子体的组件在被替换之前能维持多久。因此,了解材料在等离子体中的行为对于未来的聚变机的设计至关重要。

马普之前,徳赢手机版scientists had to wait for the completion of a long series of fusion experiments before analyzing materials within a tokamak.That kept researchers from confidently correlating fusion experiments their effect on the materials.因为这些材料的样品被带到实验室时必须暴露在空气中,徳赢手机版科学家们不能确定样品的化学成分没有改变。

MAPP使材料样品能够在每次实验后在真空条件下进行测量。“人们过去一直等到实验活动结束后才拿出一块瓷砖,bring it to a lab,and examine it," said Bedoya."What we're doing right now is bringing the lab to the machine."

MAPP在NSTX-U上运行了10个月。使用mapp时,研究人员将一组经过硼处理的材料样品暴露在NSTX-U等离子体中,然后将样品收回真空室,而不暴露在空气中。然后,他们使用一种称为“X射线光电子能谱”的技术,用X射线照射样品,并研究该过程所发射的电子。排放物提供了有关样品表面化学性质的信息,vwin徳赢app下载revealing how the boron coating changes when exposed to the plasma.

In the paper,作者报告说,他们成功地测试了一种分析mapp生成的数据的方法。他们使用一个复杂的计算机程序Casaxps来获得正确的解释。结果似乎与受控实验室实验和计算机模拟相匹配,suggesting that the technique's analysis is correct.

"Many people have seen a strong correlation between the conditioning of the plasma-facing components and the performance of the plasma," Bedoya said."So if you can diagnose how the conditioning changes,你每次都能做得越来越好,最终找到最佳条件。”

徳赢手机版科学家相信,MAPP将成为等离子体物理学研究的一个组成部分。“MAPP是揭开托卡马克墙发生的事情奥秘的一步,一枪一射,as the wall changes the plasma's conditions," said Charles Skinner,PPPL物理学家,论文的合著者。"Using this device could help us see exactly what's going on at the wall,and how that correlates or even explains what's going on with the plasma."

来源:DOE/Princeton Plasma Physics Laboratory

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