Diseño y construcción de un stellarator modular pequeño para el confinamiento magnético de plasmas.

Imagen con fines ilustrativos

Este proyecto de investigación de desarrollo tecnológico busca implementar un dispositivo de confinamiento magnético de tipo stellarator modular a pequeña escala para la investigación en plasmas de alta temperatura y baja densidad. A la fecha muy poca investigación ha sido desarrollada en la ingeniería y física de dispositivos de tipo stellarator modulares a pequeña escala, por lo que el desarrollo tecnológico de este proyecto aportará conocimiento e innovación en el área de stellarators. El dispositivo, llamado Stellarator de Costa Rica 1 (SCR-1) cuenta en la actualidad con una cámara de vacío de aluminio en forma toroidal con un radio mayor de 238.1 mm y un radio de sección transversal de 94.4 mm. El plasma tendrá un radio menor de 54.1 mm y un volumen de 13.75 litros (0.01 m3), con una razón de aspecto de >4.4. El campo magnético resonante será de 0.0438 T, y tendrá un período de 2 (m=2) con un perfil de transformada rotacional plano de 0.3. El campo magnético será generado por medio de 12 bobinas modulares, cada una de ellas compuesta de 6 vueltas, con una corriente eléctrica de 4600 A (767 A por vuelta). La corriente será alimentada por un banco estacionario de baterías, el cual brindará 767 A para cada descarga, donde cada pulso tendrá una duración de 4 s a 10 s. El plasma será calentado por ECRH a través de dos magnetrones uno de 2 kW y otro de 3 kW, en el segundo armónico a 2.45 GHz. La temperatura y densidad electrónica esperada es de 13 eV (150800 K) y 5 x 1016 m-3 respectivamente con un tiempo de confinamiento estimado en 5.70 x 10-4 ms. Los diagnósticos iniciales del SCR-1 serán una sonda de Langmuir compuesta de una cabeza de Nitruro de boro y una matriz de cuatro puntas de tungsteno, un interferómetro heterodino de microondas (frecuencia de 28 GHz, correspondiente a la longitud de onda de ? = 10.71 mm), un espectrómetro óptico (iHR550 espectrómetro de tres núcleos configurado para Plasma/Análisis de Emisiones, puerto de salida para detector CCD multicanal, puerto de salida multicanal para PMT o DSS, fibra óptica personalizada para el acoplamiento), un sistema de mapeo del campo magnético y una cámara CCD. El dispositivo propuesto no podrá generar procesos de fusión nuclear