Továbbfejlesztett elszigetelési módok
3 ) - Mágneses bezárás (p 1 - 2 - 3 - 4 )
Mivel a plazma nem végzi feladatát, a fizikusok olyan forgatókönyveket dolgoztak ki, amelyekben transzportgátat hoznak létre a plazmában, hogy a részecskéket a kisülés középpontjában tartsák és hatékonyabb elszigetelést érjenek el.
Ma a H mód, egy nagy teljesítményű elszigetelési rendszer, a következő generációs gépek mércéje, szilárdan megalapozott, és a "fejlett tokamak" néven ismert alternatív forgatókönyvek kutatása jól halad.
Mivel a radiális szóródási jelenségek elméleti megértése továbbra is korlátozott, számos kísérleti vizsgálatot végeztek a bezárásról a világ legfontosabb gépeiben. Ez lehetővé tette egy nagy adatbázis összeállítását, amelyből meghatároztuk az empirikus méretezési törvényeket, kifejezve a bezárási időt a gép és a plazma fő paramétereiből, ugyanúgy, mint szélcsatorna-tesztek során, hogy bizonyos törvényeket hozzunk létre a folyadékmechanikában. . Ez rendkívül fontos annak érdekében, hogy extrapolálni lehessen egy következő generációs gép elszigetelési teljesítményét.
Az első ilyen jellegű, ohmos rezsimben kialakult méretezési törvény, vagyis további erő nélkül, különösen a gép nagy sugarával történő bezárási idő növekedését írta elő. Ezután megvizsgálták azokat a további teljesítményű rendszereket, amelyek elengedhetetlenek a plazma hőmérsékletének a jövőbeli reaktorhoz szükséges körülményekhez történő emeléséhez: kiderült, hogy a bezártság leromlott az ohmos értékekhez képest, amikor a teljesítmény a a plazma megnövekedett.
Azt azonban észrevettük, hogy bizonyos körülmények között van egy teljesítményküszöb, amelytől kezdve hirtelen javul a bezártság (bár általában alacsonyabb marad, mint az ohmos teljesítmény): ezt a továbbfejlesztett bezárási rendszert H módnak hívták ("Magas bezárás" vagy erős bezárás esetén Angolul), szemben a teljesítményküszöb alatt kapott bezárási üzemmóddal, az úgynevezett L móddal (az "Alacsony bezárás", vagy gyenge bezárás angolul). Ez lehetővé teszi, hogy az L módhoz képest csaknem 2-szeresére növelje a bezárási időt. Ennek a továbbfejlesztett bezárási módnak a felfedezése az ASDEX gépen az 1980-as években tőkét jelentett a termonukleáris fúzió számára, és ez még ma is referencia-forgatókönyv az ITER következő szakaszának gépéhez.
A H módban a bezárási idő léptéktörvényének megállapításához használt adatbázissal szemben látható, amely megmutatja a jó egyezést az ordinátán lévő különböző gépekből származó kísérleti eredmények és a d 'abszcissza skála törvényének eredménye között.
Ez az empirikus törvény előírja:
a bezárási idő növekedése a gép nagy sugarával és a plazmaárammal (ez részben megmagyarázza, hogy a jelenlegi gépek közül a legnagyobb JET miért éri el a legjobb teljesítményt)
lebomlás a plazmához kapcsolt további erővel
Nem szabad azonban elképzelnünk, hogy a helyzet nyugodt: ezek a nagyon meredek gradiensek a szélén a H módra jellemző instabilitásokat idéznek elő, amelyeket ELM-eknek hívunk (Edge Localized Modes esetén). A plazma nyomásprofil periodikusan ellazul a kevésbé meredek lejtők felé (fekete pontozott vonal a diagram piros görbéje alatt). Ezután a sorompó újjáépül, a profil ismét megmerevedik, majd a következő ELM-nél összeomlik. Ennek eredményeként az egyes ELM-eknél nagy részecskék és hő távozik a plazmából, ami nagy terhelést jelent a vákuumkamra alkotóelemeire.
Az L módot nem szabad túllépni, a közepén instabilitások vannak, amelyeket fűrészfogaknak neveznek (pontozott vonalak a középső zöld görbe alatt): a maghőmérséklet hirtelen összeomlik, amikor eléri a határértéket, majd újra emelkedik. Fokozatosan a következő fűrészfogig, ahol a jelenség megismétlődik. Számos elméleti és kísérleti tanulmány után azonban már tudjuk, hogyan lehet elkerülni a fűrészfogakat, oly módon, hogy olyan plazmaparamétereken (áram, mágneses tér, kiegészítő teljesítmény) dolgozunk, ahol a jelenség nem vált ki. Ez még nem áll fenn a H-módú ELM-ek esetében: a jelenséghez vezető mechanizmusok azonosítása nagyon aktív kutatási terület.
A H mód mellett vannak más továbbfejlesztett elszigetelési módok is, és különösen a 90-es évek végén láthattuk az úgynevezett "fejlett tokamak" forgatókönyvek felemelkedését, amelyekben a teljesítményt a nagyon magas szabályozásnak köszönheti. terepprofilok a hulladéklerakóban, belső szállítási akadályokat (vagy angolul ITB for Internal Transport Barriers) generálva egy olyan területen, amely több a hulladéklerakó belsejében található, mint a H mód esetében, amint az a fenti ábrán látható. Ezek az ígéretes, de az aktuális profilon elvégzendő visszajelzések miatt nehezen kivitelezhető forgatókönyvek még felderítő szakaszban vannak.
A Tore Supra más, továbbfejlesztett, belső szállítási akadályokat magában foglaló elszigetelési módokat tár fel, amint azt a szemközti görbe mutatja. Meghatározott hevítési forgatókönyvek alkalmazásával nyerhetők, amelyek stabilizáló hatása a plazmára csökkenti a transzport jelenségeket. A bezárási idő így 2-szeresére növelhető az L módhoz képest (lásd a H paramétert, amely tükrözi az elzárás javulását az L módhoz képest). Például megvannak a hibrid frekvencián történő fűtéssel kapott LHEP (alsó hibrid fokozott teljesítményhez) és az ionciklotron frekvencián történő fűtéssel kapott egyéb módok, amelyeket ICRH módban (Ion ciklotron rezonáns fűtésre) vagy FWEH ( Gyorshullámú elektronfűtés).