Lithium Tokamak Experiment
લિથિયમ ટોકામેક પ્રયોગ (એલટીએક્સ) અને તેના પુરોગામી, વર્તમાન ડ્રાઇવ પ્રયોગ-અપગ્રેડ (સીડીએક્સ-યુ), પ્રિન્સટન પ્લાઝમા ફિઝિક્સ લેબોરેટરી ખાતે પ્લાઝ્મા-ફેસિંગ ઘટક (પીએફસી) તરીકે પ્રવાહી લિથિયમના અભ્યાસ માટે સમર્પિત ઉપકરણો છે. પી. એફ. સી. તરીકે લિથિયમના ફાયદા વ્યાપારી ફ્યુઝન પાવર ડેવલપમેન્ટ માટે ચાલી રહેલા સંશોધન મુદ્દાઓમાંથી એક રિએક્ટર જહાજના પ્લાઝ્મા-ફેસિંગ ભાગો માટે સામગ્રીની પસંદગી છે, જેને પ્રથમ દિવાલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. મોટાભાગના રિએક્ટર ઉચ્ચ શૂન્યાવકાશની સમકક્ષ કામ કરે છે અને આમ ખાલી આંતરિક ભાગ સામે ચુંબકના આંતરિક દબાણનો પ્રતિકાર કરવા માટે ઉચ્ચ-શક્તિ સામગ્રીની માંગ કરે છે. લાક્ષણિક સામગ્રી એ છે કે જેનો ઉપયોગ અન્ય રાસાયણિક અને અણુ પ્રક્રિયાઓમાં થાય છે, જેમ કે વિવિધ સ્ટીલ એલોય. કમનસીબે, ફ્યુઝન રિએક્ટરમાં ઉપયોગમાં લેવાતી આ જ સામગ્રીમાં સંખ્યાબંધ ગેરફાયદા હોય છે. એક મોટી સમસ્યા એ છે કે જ્યારે બચેલું ફ્યુઝન ઇંધણ સામગ્રીને અથડાય છે ત્યારે તે ઠંડુ થાય છે, નીચા તાપમાને ઇંધણના જથ્થામાં પાછા ફરે છે અને સમગ્ર ઇંધણને ઠંડું કરે છે. આને "રિસાયક્લિંગ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. બીજું એ છે કે આ પ્રતિક્રિયાઓ ધાતુના અણુઓને પણ વિખેરી શકે છે, અને તેમના ઉચ્ચ પરમાણુ દળ અથવા "ઉચ્ચ-ઝેડ" ને કારણે, જ્યારે તેઓ ગરમ થાય છે ત્યારે તેઓ પુષ્કળ પ્રમાણમાં એક્સ-રે આપે છે જે પ્લાઝ્મા ઇંધણને પણ ઠંડુ કરે છે. પ્રવાહી લિથિયમ પી. એફ. સી. ની એક આકર્ષક વિશેષતા એ છે કે તે રિસાયક્લિંગને વર્ચ્યુઅલ રીતે દૂર કરે છે. આનું કારણ એ છે કે લિથિયમ અણુ હાઇડ્રોજન સાથે ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા ધરાવે છે, જે પછી પીએફસીમાં જાળવી રાખવામાં આવે છે. વધુમાં, લિથિયમની અણુ સંખ્યા ઓછી છે, ઝેડ. આ પી. એફ. સી. સામગ્રીમાંથી કિરણોત્સર્ગ દ્વારા શક્ય તેટલી ઓછી ઊર્જાની ખોટ આપે છે જે પ્લાઝ્મામાં સમાપ્ત થઈ શકે છે, કારણ કે ઝેડ વધવાની સાથે કિરણોત્સર્ગ મજબૂત રીતે વધે છે. છેવટે, વહેતું પ્રવાહી લિથિયમ પણ રિએક્ટરની દિવાલો પર અપેક્ષિત ઉચ્ચ શક્તિ ગીચતાને સંભવિત રીતે સંભાળી શકે છે. ટોકામાકનું પ્રદર્શન તમામ મુખ્ય ટોકામાકે ઓછી રિસાયક્લિંગ પરિસ્થિતિઓમાં તેમનું શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન મેળવ્યું છે. જો સંપૂર્ણપણે બિન-પુનઃચક્રણ દિવાલ પ્રાપ્ત કરી શકાય, તો સિદ્ધાંત આગાહી કરે છે કે ચુંબકીય બંધનની મૂળભૂત પ્રકૃતિ બદલાઈ જશે. તાપમાન અને ઘનતા રૂપરેખાઓ, અને પ્લાઝ્મા પ્રવાહનું વિતરણ, સંભવિત રીતે હાનિકારક પ્લાઝ્મા અસ્થિરતાને દૂર કરશે. વધુમાં, ઊર્જા અને કણોના નુકસાનનું કારણ બનતી પરિવહન પદ્ધતિઓ ઘટશે, અને ઉચ્ચ ઊર્જા બંધન સાથે પ્લાઝમા પરિણમી શકે છે. સીડીએક્સ-યુ 2000 થી 2005 સુધી પી. પી. પી. એલ. ખાતે કાર્યરત હતું. મોટા વિસ્તારના પ્રવાહી લિથિયમ પી. એફ. સી. ના પ્રથમ પરીક્ષણ તરીકે, સીડીએક્સ-યુ પાસે લિથિયમને સમાવવા માટે વેક્યૂમ ચેમ્બરના તળિયે ટોરોઇડલ ટ્રે હતી. આ આંશિક બિન-રિસાયક્લિંગ પી. એફ. સી. સાથે પણ, પ્લાઝ્મા પ્રદર્શનમાં મોટા સુધારાઓ પ્રાપ્ત થયા હતા. અશુદ્ધિઓમાં ઘટાડો થયો હતો અને 2005માં ઊર્જા બંધનમાં નાટકીય સુધારો (x6) જોવા મળ્યો હતો. સીડીએક્સ-યુ નું એલટીએક્સમાં રૂપાંતર વધુ સંપૂર્ણ બિન-રિસાયક્લિંગ પીએફસી હાંસલ કરવા માટે, સીડીએક્સ-યુ વેક્યૂમ જહાજને તેની અંદર ગરમ આંતરિક કવચ સ્થાપિત કરવા માટે અલગ કરવામાં આવ્યું હતું. સીડીએક્સ-યુને એલટીએક્સમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે આ એક મોટું પગલું હતું. એલ. ટી. એક્સ. નો પ્રથમ પ્લાઝ્મા 2008માં હતો, અને પ્રથમ વખત 2010માં લિથિયમ દિવાલ કોટિંગ્સ સાથે ચલાવવામાં આવ્યો હતો. બાંધકામ શેલ 3/8 "તાંબાની શીટ્સમાંથી બનાવવામાં આવ્યું હતું, જેમાં સ્ટેઈનલેસ સ્ટીલ લાઇનર વિસ્ફોટક રીતે બંધાયેલું હતું. આંતરિક એલ. ટી. એક્સ. શેલની સ્ટેઈનલેસ સ્ટીલ પ્લાઝ્મા-ફેસિંગ સપાટીને ઇલેક્ટ્રોન બીમ બાષ્પીભવકનો ઉપયોગ કરીને શોટ વચ્ચે લિથિયમ સાથે કોટેડ કરવામાં આવશે. શેલનું તાપમાન લિથિયમના ગલનબિંદુથી ઉપર રાખીને, એલ. ટી. એક્સ. પી. એફ. સી. વિસ્તારના 90 ટકા (~ 5 એમ. 2) બિન-રિસાયક્લિંગ પ્રવાહી લિથિયમનો સમાવેશ કરશે. 2016 થી 2019 સુધી LTX-β ને LTX-β બનવા માટે અપગ્રેડ કરવામાં આવ્યું હતું. અપગ્રેડે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં લગભગ બે તૃતીયાંશ વધારો કર્યો અને 500 કેડબલ્યુ તટસ્થ બીમ ઇન્જેક્ટર હીટિંગ ઉમેર્યું. અપગ્રેડ કરેલી સુવિધાના પ્રથમ પરિણામો ઓગસ્ટ 2020માં નોંધાયા હતા. સંદર્ભો ટોકામક્સ લિથિયમ પ્રિન્સટન પ્લાઝમા ફિઝિક્સ લેબોરેટરી