반전 필드 핀치

Reversed field pinch
반전 필드 핀치의 Q 프로파일
반전 필드 핀치의 폴로이드 필드

Reverse-Field Pinch(RFP; 역장 핀치)는 열핵에 가까운 플라스마를 생성 및 포함하기 위해 사용되는 장치입니다.이 핀치는 플라즈마를 자기적으로 가두는 방식으로 고유한 자기장 구성을 사용하는 트로이덜 핀치이며, 주로 자기 가두는 용융을 연구합니다.그 자기 기하학은 일반적인 토카막과는 다소 다르다.반경방향으로 이동함에 따라 회전방향으로 향하는 자기장의 일부가 반전되어 반전장이 된다.이 설정은 전력밀도가 같은 토카막보다 비교적 낮은 필드에서도 유지할 수 있습니다.이 구성의 단점 중 하나는 비선형 효과와 난류에 더 취약한 경향이 있다는 것입니다.이것은 비이상적(저항적) 자기유체역학을 연구하는 데 유용한 시스템이 됩니다.RFP는 또한 많은 공통적인 특징을 공유하는 천체물리 플라즈마를 연구하는 데 사용됩니다.

현재 작동 중인 가장 큰 역방향 필드 핀치 장치는 이탈리아 Padua에 있는 RFX(R/a = 2/0.46)입니다.그 밖의 예로는 미국의 MST(R/a = 1.5/0.5), 스웨덴의 EXBERT T2R(R/a = 1.24/0.18), 일본의 REX(R/a = 0.51/0.25) 및 중국의 KTX(R/a = 1.4)가 있다.

특성.

폴로이드 방향보다 트로이덜 방향의 자기장이 훨씬 큰 Tokamak과 달리 RFP는 양방향에서 비슷한 전계 강도를 가집니다(트로이덜 필드의 부호가 반전됨).또한 일반적인 RFP는 동등한 Tokamak의 약 1/2 ~ 1/10의 필드 강도를 가집니다.RFP는 또한 플라즈마 내 구동 전류에 의존하여 발전기 효과를 통해 자석의 필드를 강화합니다.

자기 위상

RFP 내부 필드

역방향 필드 핀치는 최소 에너지 상태를 향해 작동합니다.

자기장 라인은 중심 토러스 주위에 느슨하게 감깁니다.그들은 바깥쪽으로 감겨요.플라즈마 가장자리 근처에서는 트로이덜 자기장이 반전되고 필드 라인이 반대 방향으로 감깁니다.

내부 필드는 자석의 필드보다 큽니다.

Fusion Research의 RFP: 다른 제한 구성과의 비교

RFP에는 핵융합로 가능성이 있는 구성이 될 수 있는 많은 기능이 있습니다.

이점

전체 필드가 낮기 때문에 RFP 원자로에는 초전도 자석이 필요하지 않을 수 있습니다.초전도 자석은 섬세하고 비싸기 때문에 중성자가 풍부한 핵융합 환경으로부터 보호되어야 하기 때문에 이것은 토카막보다 큰 이점입니다.RFP는 지표면의 불안정성에 취약하기 때문에 밀착형 셸이 필요합니다.(Madison Symmetric Torus와 같은) 일부 실험에서는 쉘 자체에 전류를 흘려 자기 코일로 밀착형 셸을 사용합니다.고체 구리껍질(예를 들어)은 초전도 자석에 비해 높은 에너지 중성자에 대해 상당히 강력하기 때문에 원자로 관점에서 매력적이다.RFP에 대한 베타 제한도 확립되어 있지 않습니다.역방향 필드 핀치는 안정적인 상태에서 작동할 수 없지만 토카막 설계보다 훨씬 단순하지만(전자 사이클로트론 공명 가열이 아닌 플라즈마를 통해 전류를 구동하고 전기 저항으로부터 열을 발생시킴으로써) 오믹 전원만으로 점화될 수 있습니다.

단점들

일반적으로 RFP는 많은 양의 전류를 구동해야 하며 유망한 실험이 진행 중이지만 기계 파라미터에 의해 근본적으로 제한되는 옴 구동 전류를 대체할 수 있는 확립된 방법은 없습니다.RFP는 자기 섬이 겹쳐 플라즈마 코어에서 가장자리로 빠르게 전송되는 찢김 모드도 되기 쉽습니다.이러한 문제는 RFP 커뮤니티에서 활발하게 연구되고 있는 분야입니다.

최상의 RFP의 혈장 제한은 최상의 토카막보다 약 1% 정도 우수합니다.그 이유 중 하나는 기존의 모든 RFP가 비교적 작기 때문입니다.MST는 이전 RFP 디바이스보다 크기 때문에 이 중요한 크기의 문제를 테스트했습니다.[1] RFP는 플라즈마 경계에 매우 가까운 높은 전기전도성을 가진 쉘이 필요한 것으로 생각된다.이 요건은 원자로에서 불행한 합병증이다.Madison Symmetric Torus는 이러한 가정을 테스트하고 도체가 얼마나 우수해야 하는지, 그리고 도체가 플라즈마에 얼마나 가까이 위치해야 하는지를 학습하기 위해 설계되었습니다.RFX에서는 두꺼운 셸이 192개의 코일로 구성된 액티브 시스템으로 대체되었으며, 토러스 전체를 안장 모양으로 덮고 플라즈마의 자기 밀기에 반응합니다.이 시스템에서는 플라즈마 모드를 능동적으로 제어할 수도 있습니다.

플라즈마 물리학 연구

반전 필드 핀치는 물리적인 관점에서도 흥미롭다.RFP 다이내믹스는 매우 난류적입니다.RFP는 또한 많은 천체물리학적 물체와 유사한 강력한 플라즈마 다이너모를 나타냅니다.기초 플라즈마 과학은 Reverse Field Pinch 연구의 또 다른 중요한 측면입니다.

외부 링크