مقدمه

پلاسمای تشکیل شده در فرایندهای آزمایشگاهی، هم از گاز تزریق شده به درون محفظه و هم از گاز موجود در سطوح اطراف نشأت می گیرد. در راکتورهای گداخت با روش محصورسازی مغناطیسی ، پالس های تولید کننده توان باید تا حد امکان طویل باشند و در نتیجه زمان کافی برای ورود ناخالصی های سطوح اطراف به درون پلاسما وجود دارد. این ذرات ناخالصی بر اساس برخی شواهد حتی بهتر از D+ و T+ محصور می شوند و برای بسیاری از مواد، حضور کمتر از ۱ درصد آن ها در پلاسما می تواند مانع احتراق D-T شود.[۱] ناخالصی های موجود در سطح دیواره اولیه توکامک در طی فرایندهای گوناگونی به درون پلاسمای توکامک راه می یابند: -۱ گازهای موجود در سطح مواد با قرار گرفتن در معرض خلاء تمایل به آزاد شدن از مواد دارند، این پدیده بیرون دهی گاز۳ از مواد نام دارد. در این مورد حداکثر میزان خلاء قابل دسترسی محدود می شود و زمان دستیابی به این میزان خلاء افزایش می یابد. -۲ در هنگام عملکرد توکامک و ایجاد تخلیه، ذرات با انرژی های بالا به دیواره اولیه و به طور ویژه به محدود کننده ها۴ برخورد می کنند و انرژی لازم جهت کنده شدن این ذرات را از سطح، تأمین می کنند. در این حالت به طور مثال، با تغییرات ناخواسته چگالی از ابتدا تا انتهای تخلیه مواجه می شویم که تحت عنوان پدیده بازیافت هیدروژنی۵ مورد بررسی قرار می گیرد. بنابراین ، دستیابی به خلاءهای بسیار بالا در زمان های مناسب و ایجاد محیطی از خلاء با

۱- DC Glow Discharge System 2- Ultra High Cleaning System 3- Outgassing 1- Limiters
2- Hydrogen Recycling

۱۲۴۴

حداقل ناخالصی جهت ارضاء شرط احتراق، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. پاکسازی دیواره اولیه محفظه در گداخت کنترل شده و به طور ویژه با روش محصور سازی مغناطیسی نقش مهمی را در کاهش بار مؤثر یونی پلاسما ، کاهش انرژی اتلافی از پلاسما و افزایش زمان محصور سازی انرژی ایفا می کند. این سیستم بر روی بسیاری ازماشین های مولّد گداخت هسته ای همچون [۲] EAST، [۳] PDX و [۴] ADITYA مورد استفاده قرار گرفته و نتایج مطلوبی در پاکسازی محفظه خلاء بدست آمده است.

مکانیزم پاکسازی توسط تخلیه تابان الکتریکی DC

در پاکسازی فوق العاده بالا به روش تخلیه تابان یون های حاصل از پلاسمای تخلیه تابان به سمت دیواره محفظه خلاء شتاب می گیرند و انرژی لازم جهت کنده شدن ذرّات ناخالصی را به سطح منتقل می کنند . با توجه به نوع گاز مورد استفاده در تخلیه فرایند پاکسازی سطح می تواند بر اساس کندوپاش فیزیکی و یا شیمیایی باشد . ذرات ناخالصی پس از کنده شدن از روی سطح به درون پلاسما راه می یابند و احتمال خروج این ذرات از درون محفظه توسط پمپ های خلاء در ارتباط مستقیم با پویش آزاد میانگین آن ها در درون پلاسما می باشد. بدین معنی که هر چه پویش آزاد میانگین ذرات بالاتر باشد یا به عبارتی تخلیه تابان در فشار حتی الامکان پایین تری صورت بگیرد ، احتمال یونیزاسیون ذرات ناخالصی درون پلاسمای تابان و برگشت مجدد بر روی دیواره کمتر است. در شکل ۱ لایه های ناخالصی سطح استیل ضد زنگ (جنس دیواره اولیه توکامک البرز) و مکانیزم پاکسازی تخلیه تابان به تصویر کشیده شده است. میدان

الکتریکی قوی در ناحیه افت کاتد، یون ها را به سمت دیواره شتاب می دهد.

×

شکل -۱ پاکسازی لایه های ناخالصی دیواره محفظه خلاء از جنس استیل ضد زنگ [۵]

سیستم تخلیه تابان توکامک البرز

شماتیک سیستم تخلیه تابان در شکل -۲الف نشان داده شده است. جهت ایجاد شکست الکتریکی و حفظ تخلیه حالت پایدار در درون محفظه از منبع تغذیه DC استفاده شده است. نکته مهم در استفاده از منایع AC جهت تشکیل

۱۲۴۵

پلاسما بالا بودن فرکانس منبع در مقایسه با زمان باز ترکیب۱ ذرات پلاسما می باشد. خازن های صافی با دو رویکرد مورد استفاده قرار گرفته اند : -۱ حذف ریپل های AC با فرکانس ۵۰HZ و -۲ از آنجا که قبل از شکست گاز (ناحیه تخلیه تاریک)، جریان تخلیه در مقایسه با ناحیه تخلیه تابان و آرک بسیار نا چیز می باشد ، تا زمانیکه جریان تخلیه از جریان خازن های صافی به هنگام شارژ و دشارژ تجاوز نکند ، می توانیم با استفاده از این خازن ها ولتاژ بعد از پل دیودی را به طور قابل توجّهی افزایش دهیم .