Físicos de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI han creado un complejo experimental para medir campos magnéticos en tokamaks esféricos. El desarrollo permite detectar distorsiones que los modelos informáticos no tienen en cuenta, informó "Perviy Tekhnicheskiy" en la universidad.
El campo magnético en un tokamak mantiene el plasma, evitando que entre en contacto con las paredes de la cámara. Sin embargo, las imprecisiones microscópicas en el ensamblaje de las bobinas, como el desplazamiento de los cables durante el bobinado y la desalineación durante la instalación, generan campos verticales y radiales parásitos. Estos distorsionan la forma del cordón de plasma, reducen la estabilidad de la contención y, en última instancia, pueden interrumpir la reacción termonuclear. Los cálculos informáticos estándar no siempre predicen tales distorsiones.
Para verificar los cálculos, los científicos construyeron un modelo físico, una copia reducida del tokamak MEPhIST-1 a escala de uno a tres. El toro se imprimió en 3D, se colocó un cable de cobre en las ranuras y la estructura se hizo desmontable para permitir cambios en la configuración. Para las mediciones, se desarrolló una placa de circuito impreso con 36 sensores Hall de tres componentes. El sistema interroga de forma autónoma los sensores a una frecuencia de 1000 hercios y registra los datos en la memoria incorporada.
Con una corriente de 180 amperios, los componentes parásitos no pudieron detectarse debido al ruido. Al aumentar la corriente a 1200 amperios, las mediciones mostraron que el componente parásito principal, el campo vertical, correspondía a las predicciones teóricas. Sin embargo, la relación entre la magnitud de los campos parásitos y el campo principal resultó ser varias veces mayor de lo calculado.
La discrepancia obtenida indica la presencia de factores no contabilizados: los cables de alimentación, las microdesalineaciones de las espiras y las inclinaciones de los sensores introducen distorsiones que no son detectadas por la simulación por computadora. Estos datos permitirán corregir el diseño de futuros reactores termonucleares y determinar el nivel admisible de imprecisión de ensamblaje en el que la contención del plasma permanece estable.
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