Jan Dobeš (Gymnázium Františka Palackého, Neratovice) Jakub Kantner (Gymnázium Českolipská, Praha) Tomáš P. Mirchi (Gymnázium Františka Palackého, Neratovice) Peter Švihra (Gymnázium Jozefa Lettricha, Martin) Jakub Veverka (Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora) Týden vědy FJFI ČVUT

Jak pracuje tokamak? Tokamak se skládá ze tří základních komponent Velký transformátor Prstenec plazmatu, který představuje jeden závit sekundárního vinutí Cívky pro udržení a tepelnou izolaci prstence pomocí magnetického pole Electrický proud I, který se vytváří v plazmatu pomocí transformátoru ohřívá prstenec plazmatu výkonem P ohmic = I 2 R plasma (Ohmův zákon) vytváří tzv poloidalní magnetické pole => nutné pro stabilitu prstence Cívky vytvářejí toroidální mag. pole Kombinace toroidálního a poloidálního mag. pole tvoří stabilnejší šroubovicovité mag. pole

Inženýrské schéma

Experiment  Pokus o vylepšení parametrů plazmatického výboje změnou počátečních podmínek systému

Rovnovážná pozice prstence plazmatu Dva důvody: Amperova síla (expanze proudového závitu) Kinetický tlak plazmatu Růst R se kompenzuje radialní silou F radial = J plasma x B vertical kde B z je vnější vertikální mag. pole R Prstenec s electrickým proudem J p expanduje ve směru velkého poloměru

Jak vytvořit vertikální mag. pole v tokamaku? Bz Vertikální mag. pole se generuje čtyřmi závity s definovaným směrem proudu (kvadrupol)

Referenční výboj (optimalizovaný) Ub = 1400 V Ucd = 450 V Tcd = 0 ms PH2 = 20 mPa Parametry plazmatu: Uloop = 10 V Uloopmin = 2,1 V Ipmax = 6,7 kA Temax = 170 eV ∆t = 17 ms

Vliv polarity magnetického pole na výboj Ub = 1400 V Ucd = 450 V Tcd = 0 ms PH2 = 20 mPa Uloop = 9 V (BD) Uloopmin = 2,5 V Ipmax = 5,8 kA Temax = 142,3 eV ∆t = 17,04 ms Uloop = 9 V (BD) Uloopmin = 3,3 V Ipmax = 6,8 kA Temax = 187,1 eV ∆t =16,67 ms Parametry plazmat:

Vliv dynamické stabilizace na délku výboje Ub = 1400 V Ucd = 450 V Tcd = 0 ms PH2 = 20 mPa Uloop = 9 V(BD) Uloopmin = 2,5 V Ipmax = 5,9 kA Temax = 154,5 eV ∆t =16,58 ms Uloop = 9,5 V (BD) Uloopmin = 3,0 V Ipmax = 5,9 kA Temax = 142,3 eV ∆t =17,04 ms Parametry plazmat:

Závěr  Byla zjištěna špatnost polarity cívek dynamické stabilizace tokamaku Golem  Překonány 2 teplotní rekordy  Výsledky měření potvrdily účinnost dynamické stability radiální polohy plazmatu