Lithium Tokamak Experiment
लिथियम टोकामैक एक्सपेरिमेंट (एल. टी. एक्स.) और इसके पूर्ववर्ती, करंट ड्राइव एक्सपेरिमेंट-अपग्रेड (सी. डी. एक्स.-यू.), प्रिंसटन प्लाज्मा फिजिक्स लेबोरेटरी में प्लाज्मा-फेसिंग घटक (पी. एफ. सी.) के रूप में तरल लिथियम के अध्ययन के लिए समर्पित उपकरण हैं। पी. एफ. सी. के रूप में लिथियम के लाभ वाणिज्यिक संलयन शक्ति विकास के लिए चल रहे शोध मुद्दों में से एक रिएक्टर पोत के प्लाज्मा-सामना भागों के लिए सामग्री का चयन है, जिसे पहली दीवार के रूप में भी जाना जाता है। अधिकांश रिएक्टर एक उच्च निर्वात के बराबर काम करते हैं और इस प्रकार खाली आंतरिक भाग के खिलाफ चुंबक के आंतरिक दबाव का प्रतिरोध करने के लिए उच्च शक्ति वाली सामग्री की मांग करते हैं। विशिष्ट सामग्री वे हैं जिनका उपयोग अन्य रासायनिक और परमाणु प्रक्रियाओं में किया जाता है, जैसे कि विभिन्न इस्पात मिश्र धातु। दुर्भाग्य से, संलयन रिएक्टरों में उपयोग किए जाने पर इन समान सामग्रियों के कई नुकसान हैं। एक बड़ी समस्या यह है कि जब बचा हुआ संलयन ईंधन सामग्री से टकराता है तो यह ठंडा हो जाता है, कम तापमान पर ईंधन द्रव्यमान में लौटता है और पूरे ईंधन को ठंडा करता है। इसे "पुनर्चक्रण" के रूप में जाना जाता है। दूसरा यह है कि ये प्रतिक्रियाएं धातु के परमाणुओं को भी नष्ट कर सकती हैं, और उनके उच्च परमाणु द्रव्यमान, या "उच्च-जेड" के कारण, जब उन्हें गर्म किया जाता है तो वे प्रचुर मात्रा में एक्स-रे छोड़ते हैं जो प्लाज्मा ईंधन को भी ठंडा करता है। तरल लिथियम पी. एफ. सी. की एक आकर्षक विशेषता यह है कि यह पुनर्चक्रण को वस्तुतः समाप्त कर देता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि लिथियम में परमाणु हाइड्रोजन के साथ उच्च रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, जिसे फिर पी. एफ. सी. में बनाए रखा जाता है। इसके अलावा, लिथियम की परमाणु संख्या कम है, Z। यह पी. एफ. सी. सामग्री से विकिरण द्वारा सबसे कम संभव ऊर्जा हानि देता है जो प्लाज्मा में समाप्त हो सकता है, क्योंकि Z बढ़ने के साथ विकिरण दृढ़ता से बढ़ता है। अंत में, बहने वाला तरल लिथियम भी रिएक्टर की दीवारों पर अपेक्षित उच्च शक्ति घनत्व को संभाल सकता है। टोकमक प्रदर्शन सभी प्रमुख टोकमकों ने कम पुनर्चक्रण स्थितियों में अपना सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन प्राप्त किया है। यदि पूरी तरह से गैर-पुनर्चक्रण दीवार प्राप्त की जा सकती है, तो सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि चुंबकीय कारावास की मूल प्रकृति बदल जाएगी। तापमान और घनत्व प्रोफाइल, और प्लाज्मा वर्तमान वितरण, संभावित रूप से हानिकारक प्लाज्मा अस्थिरताओं को समाप्त कर देंगे। इसके अलावा, ऊर्जा और कणों के नुकसान का कारण बनने वाले परिवहन तंत्र कम हो जाएंगे, और उच्च ऊर्जा कारावास के साथ प्लाज्मा का परिणाम हो सकता है। सीडीएक्स-यू 2000 से 2005 तक पी. पी. पी. एल. में संचालित हुआ। बड़े क्षेत्र के तरल लिथियम पी. एफ. सी. के पहले परीक्षण के रूप में, सी. डी. एक्स.-यू. में लिथियम को रखने के लिए वैक्यूम चैम्बर के नीचे एक टोरॉइडल ट्रे थी। इस आंशिक गैर-पुनर्चक्रण पी. एफ. सी. के साथ भी, प्लाज्मा प्रदर्शन में बड़े सुधार प्राप्त किए गए। अशुद्धियों को कम किया गया, और 2005 में ऊर्जा कारावास में एक नाटकीय सुधार (x6) देखा गया। सीडीएक्स-यू का एलटीएक्स में रूपांतरण अधिक पूर्ण गैर-पुनर्चक्रण पीएफसी प्राप्त करने के लिए, सीडीएक्स-यू वैक्यूम पोत को इसके अंदर एक गर्म आंतरिक कवच की स्थापना के लिए अलग किया गया था। सीडीएक्स-यू को एलटीएक्स में बदलने के लिए यह एक बड़ा कदम था। एल. टी. एक्स. का पहला प्लाज्मा 2008 में था, और पहली बार 2010 में लिथियम दीवार कोटिंग के साथ चलाया गया था। निर्माण खोल को 3/8 "तांबे की चादरों से बनाया गया था, जिसमें एक स्टेनलेस स्टील लाइनर था जो विस्फोटक रूप से बंधा हुआ था। आंतरिक एल. टी. एक्स. खोल की स्टेनलेस स्टील प्लाज्मा-फेसिंग सतह को एक इलेक्ट्रॉन बीम बाष्पीकरणक का उपयोग करके शॉट्स के बीच लिथियम के साथ लेपित किया जाएगा। खोल के तापमान को लिथियम के पिघलने के बिंदु से ऊपर रखने से, एल. टी. एक्स. पी. एफ. सी. क्षेत्र (~ 5 वर्ग मीटर) के 90 प्रतिशत में गैर-पुनर्चक्रण तरल लिथियम होगा। LTX-β को 2016 से 2019 तक LTX-β बनने के लिए उन्नत किया गया था। उन्नयन ने चुंबकीय क्षेत्र में लगभग दो तिहाई की वृद्धि की, और 500 किलोवाट तटस्थ बीम इंजेक्टर हीटिंग को जोड़ा। उन्नत सुविधा के पहले परिणाम अगस्त 2020 में सामने आए थे। संदर्भ टोकामैक्स लिथियम प्रिंसटन प्लाज्मा भौतिकी प्रयोगशाला