Un team di scienziati del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha vinto un premio dell'Office of Science del DOE per sviluppare una nuova diagnostica a raggi X per WEST—l'ambiente al tungsteno (W) nel Tokamak allo stato stazionario— a Cadarache, Francia. Il triennio, Il premio da 1 milione di dollari sosterrà la costruzione di due nuovi dispositivi presso PPPL, oltre alla collaborazione con scienziati francesi e all'impiego di un ricercatore post-dottorato per testare i dispositivi installati presso i laboratori CAE, la sede della struttura WEST.

"Siamo estremamente orgogliosi che la nostra proposta sia stata scelta considerando che c'era una forte concorrenza da parte della nostra comunità, " ha affermato il fisico PPPL Luis F. Delgado-Aparicio. "Lo sviluppo di una diagnostica a raggi X innovativa ci consentirà di portare avanti la tecnologia e ci darà una grande opportunità di far parte di un incredibile team di scienziati e ingegneri francesi a WEST." Altri scienziati su il team comprende il capo della divisione diagnostica PPPL Brentley Stratton e il principale fisico di ricerca Ken Hill.

WEST è un aggiornamento di Tore Supra, una grande struttura con componenti rivolti al plasma che utilizzano carbonio, come quelli del National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U) al PPPL. I ricercatori di WEST hanno sostituito i componenti in carbonio con quelli in tungsteno, un materiale in grado di resistere alle alte temperature dei plasmi di fusione senza assorbire gas dal plasma; il gas può essere rilasciato e degradare le prestazioni del plasma.

Una diagnostica, denominata "Fotocamera a raggi X dura multi-energia (ME-HXR), " misurerà le emissioni di raggi X su un'ampia gamma di energia dal plasma che alimenta le reazioni di fusione.

Misurare il morbido, o relativamente a bassa energia, Le emissioni di raggi X consentiranno agli scienziati di determinare la temperatura e la carica elettrica del plasma. Permetterà anche loro di capire esattamente quanto densamente e dove gli elementi pesanti che potrebbero rallentare le reazioni di fusione sono sparsi all'interno del plasma. Tali informazioni potrebbero essere utili per una varietà di esperimenti.

La fotocamera misurerà anche la durezza del plasma, o ad alta energia, Emissioni di raggi X, che derivano dalle collisioni di ioni di fondo con elettroni ad alta energia accelerati da un sistema a radiofrequenza (RF) noto come Lower Hybrid Current Drive (LHCD). Questi elettroni trasportano la corrente nel plasma WEST. Lo spettro del duro, le emissioni non termiche forniranno informazioni su dove questi elettroni veloci assorbono l'energia RF.

La telecamera esaminerà anche le emissioni di raggi X dalle piastrelle di metallo di tungsteno che copriranno l'interno del tokamak. Queste informazioni riveleranno se il calore estremo della macchina ha spostato gli atomi di tungsteno dalle piastrelle e li ha spinti nel plasma. La presenza di atomi di tungsteno nel plasma potrebbe indicare che i componenti di tungsteno stanno iniziando a sciogliersi; monitorare il contenuto di tungsteno è quindi fondamentale per prevenire danni alla macchina.

L'altro diagnostico noto come "Spettrometro compatto a cristalli di imaging a raggi X (cXICS), " è una variazione di un dispositivo che Hill e il fisico senior Manfred Bitter hanno inventato per il National Spherical Torus Experiment (NSTX) di PPPL e il tokamak Alcator C-Mod presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT). Il dispositivo cXICS creerà una bassa risoluzione , immagine in sezione trasversale bidimensionale del plasma che mostra la posizione generale delle impurità, compreso l'argon, molibdeno, xeno, e tungsteno.

"Si tratta di due strumenti diversi ma complementari, "Ha detto Delgado-Aparicio. "Forniranno informazioni vitali sui plasmi a WEST, che possono informare i futuri dispositivi di fusione".

La progettazione e la consegna pianificate dei due nuovi strumenti "si basa su competenze a lungo termine sullo sviluppo diagnostico a raggi X presso PPPL, " ha detto Stratton. "Questo laboratorio è conosciuto abbastanza favorevolmente per la sua ricerca diagnostica a raggi X, e vogliamo continuare così".