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Tokamak ISTTOK
Introdução - Objectivos - Descrição - Fotos - Estudos de Física - Diagnósticos
ISTTOK é um pequeno tokamak, de secção circular, limitador metálico e transformador de núcleo de ferro.
Esta experiência de confinamento magnético foi construída a partir de alguns componentes do ex-tokamak TORTUR (estrutura de suporte, câmara de vácuo, carapaça de cobre, transformador, bobinas do campo magnético toroidal, gerador de rádio-frequência e bancos de condensadores), o qual foi descontinuado em 1998 pela Associação EURATOM/FOM-Rijnhuizen.
As restantes componentes do tokamak, bem como os seus diagnósticos e o sistema de controlo e aquisição de dados, foram projectados e construídos por físicos, engenheiros e técnicos da Associação EURATOM/IST.
Os principais parâmetros geométricos do ISTTOK estão indicados na Tabela 1.
Raio maior 46 cm
Raio menor 8.5 cm
Campo toroidal máximo 2.8 Tesla
Variação de fluxo do transformador 0.25 Vs
Tabela 1 - Parâmetros geométricos do ISTTOK
A construção do ISTTOK iniciou-se, oficialmente, em 1 de Janeiro de 1990, data em que foi assinado o Contrato de Associação EURATOM/IST. A operação desta experiência em regime indutivo começou em Fevereiro de 1991.
As descargas típicas do ISTTOK são caracterizadas pelos parâmetros referidos na Tabela 2.
~ 7 kA
Duração das descargas
~ 45 ms
Densidade do plasma em r=0
~5´1018 m-3
Temperatura electrónica em r=0
~120 eV
Temperatura dos iões de CIII em r=0
~100 eV
Tempo de confinamento de energia
~0.8 ms
b(r=0)
Tabela 2 - Parâmetros internos do plasma do ISTTOK
Criação de um pólo experimental de plasmas de fusão num ambiente universitário.
Formação e treino de pessoal na física, engenharia e tecnologias associadas à fusão nuclear.
Desenvolvimento de novas técnicas de diagnóstico e teste de instrumentação digital dedicada ao controlo e aquisição de dados.
Realização de um programa de estudos de Física de Plasmas baseado na operação de um tokamak em regime alternado e no estudo da influência de sinais eléctricos e magnéticos externos no confinamento e na estabilidade do plasma.
Solenoide do campo magnético toroidal
Solenoides do campo magnético vertical e horizontal
Sistema de condicionamento da câmara de vácuo
Desenho Esquemático do Tokamak ISTTOK
Câmara de vácuo. Esta componente consiste em dois semi toros semelhantes ligados por vedantes, cada um deles composto por seis secções rígidas em aço inoxidavel ligadas por foles finos (0.15 mm) de inconel.
Carapaça de cobre. ("Copper shell") Esta componente envolve a câmara toroidal, tem a espessura de 1.5 cm e está forrada interiormente por uma camada isolante de 1.5 mm (até 12 kV). As suas funções são:
(a) – suportar a câmara de vácuo;
(b) – suprimir flutuações da posição da coluna de plasma (T < 2 ms).
Sistema de vácuo. Este sistema é composto por uma bomba turbo-molecular de levitação magnética (500 l/s) apoiada por bombas rotatórias de duplo estágio. Manómetros de ionização e de capacidade medem quer a pressão residual (~ 5.10-9 torr) quer a pressão de trabalho (~ 2.10-4 torr).
Transformador de núcleo de ferro. Esta componente tem um enrolamento primário de 2x20 espiras no pilar central e um enrolamanto auxiliar de 20+10 espiras no pilar externo, que permite variar a relação de transformação entre 10:1 e 70:1. O varrimento de fluxo é de 0.25 V.s.
Solenóide do campo magnético toroidal. O campo magnético toroidal, que pode atingir 2.8 T, é obtido através de um conjunto de 24 bobines arrefecidas a água. Por razões de limitação de potência (1 MW) o ISTTOK é operado a baixo campo magnético (0.5 T).
Solenóide do campo magnético vertical e horizontal. Os campos magnéticos vertical e horizontal são produzidos por enrolamentos toroidais com 2x6 (campo horizontal) e 4x8 (campo vertical) espiras inseridas entre as bobines principais e a carapaça de cobre.
Bancos de condensadores. As descargas são feitas utilizando dois bancos de condensadores: (a) um rápido (1 mF, 5kV) para a pre-descarga e outro lento (0.5 F, 500 V) para que a descarga possa continuar até se atingir a saturação do núcleo de ferro do transformador.
Sistema de injecção de gás. É constituído por várias válvulas electromagnéticas e pneumáticas que asseguram o enchimento da câmara, e por uma válvula piezoeléctrica que permite a injecção adicional de gas em regime pulsado.
Sistema de condicionamento da câmara. Este sistema condiciona a câmara de vácuo convertendo as impurezas (Oxigenio, Carbono, etc) em componentes bombeáveis (H2O e CH4), através de descargas do tokamak. Descargas luminescentes são produzidas por potência de rf (3 MHz, 200 W) entregue aos limitadores. Descargas indutivas são efectuadas por alimentação do primário do transformador por uma tensão alternada (50 Hz), durante pequenos periodos, em regime pulsado.
[ Tokamak ISTTOK ] [ Participação no JET ] [ Partcipação no TCV ] [ Participação no MAST ] [ Participação no ASDEX-UPGRADE ] [ Participação no TJ-II ]
[ Colaboração com o projecto ITER ] [ Outros Estudos de Teoria e Modelização ] [ Outras Actividades em Controle, Aquisição de Dados e Processamento de Sinais ]