ST-E1 핵융합 발전소 시간 의존 시나리오

ST-E1은 Tokamak Energy가 1.5 GW 핵융합 출력을 목표로 설계 중인 저종횡비 핵융합 발전소입니다. 본 연구는 플라즈마 붕괴 및 자속면 형성 초기 상태부터 목표 평탄부 상태까지 ST-E1 플라즈마를 램프업하는 방법을 중점적으로 다룹니다. ST-E1의 솔레노이드 자속은 제한적이므로, 외부 수직장 코일이 제공하는 유도 자속을 주로 사용하는 램프업 시나리오 개발에 특별한 고려를 기울였습니다. METIS를 이용한 시간 의존 모델링을 통해, 상대적으로 높은 플라즈마 밀도에서 램프업을 수행할 때 이러한 접근 방식이 가능함을 보였습니다. 보조 전류 구동 효율은 감소하지만, (1) 높은 전자-이온 충돌 평형화, (2) 이온이 충분히 가열된 후의 높은 핵융합 출력, (3) 수직장 자속 증가를 위한 높은 폴로이달 베타, (4) 잠재적으로 유리한 배기 호환성 등의 요인들이 이를 상쇄합니다. 궁극적으로, 150초의 램프업 기간 후 40 Vs 미만의 솔레노이드 자속(수직장은 약 90 Vs의 자속 제공)을 사용하여 목표 ST-E1 평탄부 성능에 도달할 수 있음을 입증했습니다. 모델 가정에 대한 민감도를 분석한 결과, 보조 전력 시간 파형 및/또는 총 보조 전력 수준의 미세한 변경을 통해 유해한 영향을 완화할 수 있음을 확인했습니다. 솔레노이드 및 보조 전력 혼합(전자 사이클로트론 가열만 또는 전자 및 이온 사이클로트론 가열)이 ST-E1 램프업 성공에 미치는 영향도 논의했습니다. 램프업 중 직접 이온 가열의 효과는 페데스탈 동역학의 불확실성에 의해 가려지며, ST-E1 보조 전력 혼합에 대한 명확한 결정을 내리기 위한 향후 연구 방향을 제시합니다.