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北緯51°39′33″ 西経1°13′50″ / 北緯51.65917° 西経1.23056° / 51.65917; -1.23056
| メガアンペア球状トカマク | |
|---|---|
 MAST炉内のプラズマ | |
| デバイスタイプ | 球状トカマク |
| 位置 | イギリス、オックスフォードシャー州、カルハム |
| 所属 | カルハム核融合エネルギーセンター |
| 技術仕様 | |
| 主半径 | 約 0.9 m (2 フィート 11 インチ) |
| マイナー半径 | 約0.6m（2フィート0インチ） |
| 血漿量 | 8 メートル3 |
| 磁場 | 0.55 T（5,500 G） |
| 火力 | 5MW |
| プラズマ電流 | 1.3 メートル |
| 歴史 | |
| 建設日 | 1997 |
| 運営年数 | 1999–2013 |
| 先行 | 小型タイトアスペクト比トカマク(START) |
| 後継者 | MAST アップグレード |
メガアンペア球状トカマク（MAST）は、球状トカマク型核融合炉を試験する核融合実験であり、EURATOM / UKAEAによって委託された。最初のMAST実験は、1999年12月から2013年9月までイギリスのオックスフォードシャーにあるカルハム核融合エネルギーセンターで行われた。MASTアップグレードと呼ばれる後継実験は2020年に稼働を開始した。[1]
デザイン
球状トカマクは、 ITERなどの実験で使用される従来のドーナツ型のトロイダル設計よりも、芯抜きのリンゴのような形をしています。球状トカマクは磁場をより効率的に使用できます。
MAST にはプラズマ加熱用の中性ビーム インジェクターが含まれています。従来の直接誘導ではなく、プラズマ形成に合体圧縮技術が使用されています。合体圧縮により中央のソレノイドフラックスが節約され、プラズマ電流の増加や必要な電流のフラットトップの維持に使用できます。
MAST のプラズマ容積は約 8 立方メートルで、密度が 10 20 /m 3程度のプラズマを閉じ込めます。
MAST のプラズマはほぼ円形の外形をしています。上部と下部の延長部分はリングダイバータに流れるプラズマで、これは現代のトカマク設計の重要な特徴です。
実験
MAST は、高いベータ(プラズマ圧力と閉じ込め磁場からの圧力の比) を実証し、球状トカマクの動作効率の向上を確認しました。MAST は、プラズマのエッジにおける不安定性 (いわゆるエッジ局所モード、ELM) の制御と緩和に関する実験を実施しました。
歴史
マスト
MAST は、以前の小型タイトアスペクト比トカマク(START) 実験 (1990 ～ 1998 年)の結果を、より大規模で目的に特化した実験で確認するために設計されました。
MAST の設計段階は 1995 年から 1997 年にかけて行われ、建設は 1997 年に開始され、最初のプラズマが得られたのが 1999 年でした。
MASTの最初の結果は、閉じ込めが大幅に改善され、予想よりも容易に、より少ないエネルギーでモードHに到達できることを示しており、これはあらゆるエネルギー生産シナリオの基本ポイントです。最後に、中央ソレノイドのエネルギーフローとプラズマ電流を減少させるためのさまざまなシナリオのテストに成功しました。これは、デモ用の球状トカマクを設計するためのもう1つの基本ポイントを表しています。[2]
MASTは、その寿命を通じて30,471個のプラズマ（最大0.5秒のパルス）を生成した。2013年10月、MASTアップグレードへのアップグレードのため、原子炉は停止された。[3]
MAST アップグレード
MAST アップグレードは、同じくカルハム センターにある MAST の後継実験です。4,500 万ポンドの費用がかかったこのアップグレードは 2013 年に開始され、MAST の加熱電力、プラズマ電流、磁場、パルス長を大幅に上回ると予想されていました。
MASTアップグレードは2020年10月29日に運用を開始しました。[4]
MAST アップグレードの最も注目すべき機能の 1 つは、スーパー X ダイバータです。ダイバータはプラズマから余分な熱と不純物を取り除きます。従来のダイバータ設計では、発電所規模では高い熱負荷が発生するため、定期的に交換する必要があります。スーパー X ダイバータは、熱負荷を 10 分の 1 程度に低減すると予想されており[5]、当初は成功したと見られていました。[6]
エネルギー生産のための球状トカマク
次世代のエネルギー生産用球状トカマク（STEP）の設計は、2019年に政府の2億2000万ポンドの資金で開始されました。計画では2040年代に運用を開始する予定です。[7]現在の計画にはトリチウム生成施設は含まれていません。[8]
参照
- 国立球状トーラス実験、米国版 - 最初のプラズマ 1999 年。
- 核融合実験のリスト
- ELM (エッジ ローカライズ モード)
- ボールペンプローブ
- ラングミュアプローブ
- 共鳴磁気摂動
参考文献
- ^ 「MAST アップグレード研究計画、2019 年 11 月」(PDF)。Culham Centre for Fusion Energy 。2020 年 10 月 26 日閲覧。
- ^ Sykes, A.; Akers, RJ; Appel, LC; Arends, ER; Carolan, PG; Conway, NJ; Counsell, GF; Cunningham, G.; Dnestrovskij, A.; Dnestrovskij, Yu.N.; Field, AR; Fielding, SJ; Gryaznevich, MP; Korsholm, S.; Laird, E. (2001 年 10 月)。「MAST の最初の結果」。核融合。41 (10): 1423–1433。Bibcode :2001NucFu..41.1423S。doi : 10.1088 / 0029-5515 /41/10/310。ISSN 0029-5515。S2CID 250816599 。
- ^ 「ニュース: MAST は終わり、MAST アップグレードが始まります」Ccfe.ac.uk。2017 年 6 月 16 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年 12 月 11 日閲覧。
- ^ リンコン、ポール（2020年10月29日）。「英国でのEUROATOM核融合実験、クリーンエネルギーの探究に活用」BBCニュースオンライン。 2020年10月30日閲覧。
- ^ 「EUROATOM実験は核融合のハードルを乗り越える可能性がある」BBCニュースオンライン。2021年5月26日。 2021年5月26日閲覧。
- ^ 「マストアップグレード：英国の実験が核融合のハードルを乗り越える可能性」BBCニュース。2021年5月25日。 2021年5月26日閲覧。
- ^ 「STEP」。カルハム核融合エネルギーセンター。 2020年11月27日閲覧。
- ^ Clery, Daniel (2020-12-02). 「英国、世界初の核融合発電所の建設地を模索」. Science . doi :10.1126/science.abf9768. ISSN 0036-8075. S2CID 230611562.
外部リンク
- MAST メインページ
- MASTの写真は2012年3月16日にWayback Machineにアーカイブされました
- MASTの最初の結果。2001年最初の6か月の概要
- MAST アップグレード研究計画、2019 年 11 月