プレーリービュー ロタマック

プレーリービュー（PV）ロタマクは、プレーリービューA＆M大学のプラズマ物理学実験です。^[1]この実験では、制御された核融合実験をサポートするための磁気プラズマ閉じ込めを研究しています。具体的には、PVロタマクは、球状トカマクまたは磁場反転構成として使用できます。2015年から2017年の間に、ほとんどの人員が高度なキャリアの機会に異動しました。^[2] 2017年に、PVAMUのサガンティ博士が、12年間にわたってDOEがサポートした研究作業全体に関する最終報告書をDOEに提出しました。^[3]

FRCと球状トカマクは、その閉じ込め特性と小型サイズのため、プラズマ物理学界の関心を集めています。世界の大規模な核融合実験のほとんどはトカマクですが、FRC と ST はベータ値が高いため、より小さなプラズマ体積から同じ出力を生成でき、プラズマ安定性も優れているため、実行可能な代替手段と見なされています。

PVロタマックは2001年に、主に解体されたフリンダース・ロタマックの部品から建造されました。^[4] PVロタマックは、2017年現在、プラズマ物理学に関する12以上の学術論文を生み出すための実験データを提供してきました。^[5] すべての機器レイアウトを示す最近の絵と短いビデオは、Saganti-PVSO Googleサイトからご覧いただけます。^[6]

実験装置は、真空容器、電磁コイル、回転磁場（RMF）を作動させる高出力無線周波数（RF）発生システム、および診断装置から構成される。真空容器はパイレックスガラスで作られており、長さ80cm、直径40cmである。^[7]電磁コイルは、真空容器の中心に最大230ガウス（0.023テスラ）の磁場を発生できる。真空容器の軸を通る別の電磁コイルは、装置を球状トカマクにするために必要な磁場を発生できる。RF発生システムは、周波数500kHzの回転磁場の形で400kWの電力をプラズマに供給できる。RMFは一度に40ms作動できる。

PVロタマクの典型的な放電中の電子密度は です。^[7]これは、燃焼熱核融合プラズマが達成しなければならない値の約1000倍低い値です。^[8]典型的な放電中の電子温度は10～30 eVで、これも燃焼熱核融合プラズマの約1000倍低い値です。プラズマへの投入電力は400 kWで、大型トカマクの数十MWと比較すると低い値です。 ${\displaystyle 1\cdot 10^{12}/cm^{3}}$

PVロタマクの初期の実験では、FRCと球状トカマク構成の違いを明らかにすることを目指しました。^[7]彼らは、トロイダル磁場を含めること（FRCをSTに変える）により、粒子の閉じ込めと性能が向上することを発見しました。

その後の実験では、FRCのn=1傾斜モードの特性を明らかにし、緩和することが試みられました。^[9]これは、プラズマの損失を引き起こす可能性のあるFRCの不安定性です。研究者らはこのモードの安定境界を測定し、機械の中央付近にある追加の電磁コイルがFRCを2つの別々の部分に挟み込み、傾斜モードを緩和していることを発見しました。

PVロタマックの最近の（2015年）実験では、マイクロ波によるプラズマの加熱が行われました。^[10]プラズマには6kWの電力が注入されました。研究者は、マイクロ波で比較的効率的に電流を流すことができることを発見しましたが、この少量の電力ではプラズマの密度や温度を大きく変えるには不十分でした。