Experiments/TechnologicalIssues/FirstWallConditioning/LiquidMetals/index

Motivace

HH 1019

… umístil 1cm3 Lithia na Tvůj manipulátor, který by vložil do Golema daleko za limiter a postupně jej vysouval výboj za výbojem. Myslím, že doutnavým výbojem by nebylo vhodné jej odpařit, protože je nutné magnetické pole, aby depozice Lithia probíhala na místech která jsou v kontaktu s plazmatem. To by mělo pokrýt všechny PFC komponenty Lithiem a významně tak snížit Zeff plazmatu (tudíž snížit Vloop a prodloužit tak výboj) a taky čerpat vodík během výboje (tedy zvýšit teplotu okraje plazmatu) a zlepšit stabilitu hustoty (při mnohem intenzivnějším napouštění vodíku během výboje).

Lithium je třeba jej rozstřihnout, velmi rychle vyndat, uříznout nožem a okamžitě vložit z vrchu do portu GOLEMa napuštěného argonem (težší než vzduch). To vše je třeba provést maximálně v jedné minutě, jinak zoxiduje příliš do hloubky. K …. digestoř (vývěvu) ve které můžeš “pod igelitem v ochranné atmosféře” manipulovat rukama, hodně by to snížilo oxidaci. My ji nemáme. Tu zoxidovanou vrstvu je pak možno odstranit buď doutnákem nebo plazmatem …. tudíž první výboje asi budou horší nežli normální. Uvnitř toho portu pod hladinou argonu jej “nějak uchytit” na ten manipulátor. Zavřít port a zčerpat.

AD 0219

My thesis is investigating Lithium-Boron synergistic effects for wall-conditioning. I am currently evaporating lithium in GD experiments in a cylindrical chamber - with and without an underlying Boron film - and studying sputtering yields, oxygen uptake and hydrogen retention. We will then compare these results to what is observed in TJ-II discharges. For our conditioning experiments we use a very simple/cheap setup based on thermo-resistors and a tungsten mesh that we soak in lithium, move to the chamber and heat again to evaporate.

HH 0517

~2500 Celsius hot, ~17MW/m2 heat flux from a common acetylene burner yields similar conditions to a tokamak divertor. Kitchen sponge filled with water survives without any damage (after exposition you can see some water steam but no burn gas), whilst dry sponge burns immediately and a piece of steel starts melting within a second. That’s why we’re hopefully installing a liquid metal divertor on our COMPASS tokamak, hoping it’s better than tungsten ;-) see YT

1) obstarat si kousek Li. To se chrani pred oxidaci bud ponorene v pertoleji nebo oleji.
2) Ukrojit kousek cca 5x5 mm
3) Lithium je tvarny kov. Da se rukou tvarovat
4) "prilepit" tento kousek na nejaky manipulator a vlozit do komory GOLEMa. Umisteni nekde hluboko v portu.
5) Po nekolika vybojich zasunout Li dovnitr a nechat jej exponovat plazmatem
6) Lithium se  vyparuje  a pokryva vnitrni senu komory.
7) Pritom by se mely dramaticky zlepsovat parametry plazmatu. Poklesne Zeff a nasledkem i napeti na zavit. To by mohlo vest k prodlouzeni vyboje, zvyseni proudu plazmatem, zvýšení elektronove teploty, ......

Podobne efekty se kdysi davno pozorovali na americkem tokamaku TFTR pri vstriku Li peletu, tuto techniku pouzivaji s uspechem na spanelskem stellaratoru TJ-II, a Li se pouziva na tokamaku NSTX. V tekute forme se prepoklada jeho vyuziti na DEMO. Pravo o tom byla vcerejsi konferrence na COMPASSu.
Základní úvahy: 
Lithium:
    K=44+0*T; % [W/(m.K)] heat conductivity
    rho=516; % [kg/m3] mass density
    Cp=4169+0*T;   % [J/kg/K] heat capacity; 
    C_v=Cp*rho=2.1MJ/m3/Kelvin
    Tfusion=180.54+273; Kelvin

při bleskovém tepelném šoku se povrch materiálu ohřeje takto:
dT = Flux_{heat}*(time / [C_v.K])^{1/2}*2\pi^{-1/2}

Flux_{heat} = ohmic power 20 kW * frakce  / plocha
time=15ms

Výsledné ohřátí povrchu tekutého lithia je tedy 2.5 Celsia pro jeden výboj.

Odkazy: