Températures de plus de 10 000 ° C et une grêle de particules chargées du carburant de fusion (plasma): ce sont des conditions extrêmes que la paroi d'échappement (diverteur) des futures centrales de fusion devra résister. Il fait de la manipulation du flux d'échappement l'un des principaux défis de la réalisation des centrales de fusion commerciales propres, sûres et abordables.
Les premières études de preuve de concept montrent déjà que la conception « Super-X » pour le diverteur peut réduire les charges thermiques plus que dix fois par rapport aux conceptions conventionnelles. Désormais, de nouveaux résultats expérimentaux élèvent ces observations initiales au-delà de la preuve de concept en démontrant leurs principaux avantages pour les centrales de fusion: le contrôle amélioré de l'échappement de la puissance tout en équilibrant la complexité d'ingénierie.
La mise à niveau du mât, l'expérience nationale de fusion du Royaume-Uni, a été spécialement conçue par la United Kingdom Atomic Energy Authority (UKAEA) pour développer des solutions pour l'échappement de Fusion Power. Sa conception Super-X, développée à partir d'un concept provenant de l'Institut d'études de fusion de l'Université du Texas à Austin, dispose d'un diverteur plus long, avec des « jambes » étendues de plasma par rapport aux conceptions conventionnelles offrant plus d'espace pour refroidir le plasma avant qu'il n'atteigne les murs du divertor.
Les nouveaux résultats sont un premier monde: lors de la mise à niveau des mâts, les chercheurs ont montré que l'approche Super-X permet le contrôle des échappements sans avoir un impact sur le diverteur adverse ou le noyau du plasma où l'énergie de fusion est produite. Les chercheurs montrent qu'il est beaucoup plus facile de contrôler les conditions souhaitées et plus bénignes dans une configuration Super-X par rapport aux conceptions conventionnelles.
Cela augmente la confiance dans la réalisation d'une solution d'échappement appropriée pour les centrales de fusion et s'appuie sur les résultats précédents selon lesquels la configuration Super-X sur la mise à niveau des mâts facilite l'intégration d'un noyau de plasma chaud avec des conditions froides dans les divertisseurs.
Les expériences ont en outre montré que même une modification modeste des jambes du diverteur de la conception conventionnelle « à jambes courtes » offre déjà des avantages importants dans le contrôle de la chaleur de fusion. Cela est d'accord avec les prédictions des modèles informatiques qui montrent une meilleure compréhension de la conception du divertor. Les futurs projets de fusion peuvent donc bénéficier de conditions de divertor très améliorées et de contrôle des échappements tout en équilibrant la complexité de l'ingénierie.
Les résultats sur les aspects de physique et d'ingénierie du Super-X Divertor ont été publiés dans Physique de la communication et Énergie de la nature. Les chercheurs en fusion néerlandais Kevin Verhaegh (anciennement à la United Kingdom Atomic Energy Authority, actuellement au TU / E) et Bob Kool (Dutch Research Institute Différent et TU / E) ont dirigé le travail avec une collaboration entre les équipes de recherche d'Ukaea et européennes. La recherche s'appuie sur les efforts de collaboration de la communauté des divertisseurs, par exemple dans des expériences du Swiss Fusion Machine TCV.
Verhaegh, TU / E, Research Group Science and Technology of Nuclear Fusion, a déclaré: « Ces résultats de plus pour une variété de projets futurs comme le Step Machine du Royaume-Uni, l'arc de la machine américaine et la démo européenne. Nous avons pu montrer que même une modification modeste, mais stratégique, de ces nouvelles géométries extrêmes sont plus difficiles à réaliser dans une planche de puissance extension pour les résultats de la vigueur extrême pour s'approvisionner dans une planche à l'Open Docues Extrois Amélioration de la conception de futures machines à fusion. «
Kool, Différent et TU / E, la technologie des systèmes de contrôle des sections de recherche, dit: « Ces résultats démontrent clairement les nombreux avantages que les divertisseurs alternatifs peuvent offrir dans le maintien de conditions de divertisseur acceptables dans les centrales de fusion. Il s'agit d'une étape majeure dans la résolution du problème d'échappement et nous rapproche finalement de la réalisation de l'énergie de fusion. »
James Harrison, responsable de la science de la mise à niveau des mâts, Ukaea, a déclaré: « Démontrer que les conditions de plasma dans les divertisseurs de la mise à niveau des mâts peuvent être contrôlées indépendamment est un progrès important pour développer un contrôle solide de l'échappement du plasma dans les futures machines.
« Ces résultats passionnants ont été rendus possibles par de solides collaborations internationales entre les équipes ukaea, Tu eindhoven, Différent et Eurofusion qui continueront à repousser les limites de notre compréhension dans cet important domaine de recherche. »
