Akademie věd ČR - Akademie věd ČR


Tokamak COMPASS (z anglického COMPact ASSembly) je hlavním experimentálním zařízením oddělení tokamak. Původně byl zkonstruován a provozován v devadesátých letech v UKAEA ve Velké Británii a dočasně vyřazen z provozu v roce 2002 z důvodu instalace nového tokamaku MAST.

 

Tokamak COMPASS se řadí svými rozměry (hlavní poloměr 0,6 m a výška komory přibližně 0,7 m) k menším tokamakům, umožňujícím operaci s H-módem, který představuje standardní referenční režim tokamaku ITER. Důležité je, že díky své velikosti a tvaru odpovídá plazma COMPASSu jedné desetině (v lineárním měřítku) plazmatu v ITERu. Právě kvůli své relevantnosti byl na podzim roku 2004 COMPASS nabídnut Evropskou komisí a UKAEA Ústavu fyziky plazmatu. Instalace a provoz tokamaku COMPASS řadí Českou republiku mezi země s pokročilým výzkumem vysokoteplotního plazmatu a termojaderné fúze. V současnosti existují v Evropě kromě COMPASSu pouze dva tokamaky s konfigurací podobnou ITERu a H-mód režimem. Jedná se o JET (Joint European Torus) a německý tokamak ASDEX-U (Institut für Plasmaphysik, Garching). JET je momentálně největším experimentálním zařízením tohoto typu na světě.


 

Škála evropských tokamaků s průřezem podobným ITERu V řezu zobrazený tokamak COMPASS

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vlevo: Škála evropských tokamaků s průřezem podobným ITERu. Vpravo: V řezu zobrazený tokamak COMPASS 
 

Historie provozu tokamaku COMPASS v Praze

 

2004 - 2005 přípravná fáze
červen 2006 začátek projektu, získání preferenční podpory EURATOM
2006-2008 návrh, konstrukce budov, rozebrání a odvoz tokamaku z Velké Británie
prosinec 2007 instalace tokamaku v nové budově
2008 dosaženo prvního plazmatu
2009-2011 závěrečné zprovoznění diagnostik, řídících systémů, zdrojů napájení
2012 využívání tokamaku pro vědecký výzkum (operační fáze)
listopad 2012 dosažení H-mód režimu
2013 pozorovány nestability ELM typu I

 

Tokamak COMPASS v Ústavu fyziky plazmatu AV ČR Tokamak COMPASS v Ústavu fyziky plazmatu AV ČR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tokamak COMPASS v Ústavu fyziky plazmatu AV ČR
 

Parametry tokamaku COMPASS

 

Parametr Hodnota
Hlavní poloměr R 0.56 m
Vedlejší poloměr a 0.23 m
Proud v plazmatu Ip (max) 400 kA
Magnetické pole BT (max) 0.9-2.1 T
Tlak vakua 1x10-6 Pa
Elongace 1.8
Tvar plazmatu D, SND, elipsa, kruh
Délka pulzu ~ 1 s
Ohřev svazky PNBI 40 keV 2 x 0.4 MW


Fyzikální program

 

  • Fyzika H-módu

     Fyzika pedestalu

     Práh L-H přechodu, izotopický efekt

     Nestability ELM (Edge Localized Modes), jejich kontrola pomocí magnetické perturbace a vertikálních rázů

     Zonální toky

     Transport v okrajovém plazmatu a „scrape-off layer“

 

  • Turbulentní struktury a intermitence v okrajovém plazmatu – experimenty a modelování
  • MHD rovnováha a nestability
  • Interakce plazmatu se stěnou
  • Fyzika ubíhajících elektronů a disrupcí
  • Vývoj pokročilých diagnostických metod
  • Integrované modelování a vývoj kódů

Hlavní systémy

 

  • Systém řízení, sběru dat a komunikace (CODAC – Control, Data Acquisition and Communication)
  • Zdroje napájení
  • Systém rychlé zpětnovazební regulace
  • Chlazení
  • Vakuum
  • Napouštění pracovního plynu
  • Sytém hydraulického předtížení
  • Ohřev pomocí vstřiku svazků neutrálních částic
  • Systém vypékání komory
  • Systém pro doutnavý výboj

Systémy diagnostiky plazmatu

 

1. Magnetická diagnostika (400 cívek)

 

2. Mikrovlnná diagnostika

3. Spektroskopická diagnostika

4. Svazková a částicová diagnostika

  • HR2000+ spektrometr pro Ha & Da vyzařování
  • Neutron scintilační detektor
  • Diagnostika používající lithiový svazek (BES, ABP)
  • Dva analyzátory neutrálních částic
  • Spektroskopie rekombinace výměnou náboje (charge exchange) – ve výstavbě
  • Detekce fúzních produktů

5. Sondy


Fotografie plazmatu uvnitř vakuové komory Počítačová rekonstrukce tvaru plazmatu
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Vlevo: Fotografie plazmatu uvnitř vakuové komory. Vpravo: Počítačová rekonstrukce tvaru plazmatu.

  

Vnitřní pohled na vakuovou komoru COMPASSu 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vnitřní pohled na vakuovou komoru COMPASSu.