SST-1 (tokamak)

El SST-1 (o Tokamak Superconductor de Estado Estacionario ) es un dispositivo experimental de confinamiento de plasma del Instituto de Investigación de Plasma (IPR), un instituto de investigación autónomo dependiente del Departamento de Energía Atómica de la India . Pertenece a una nueva generación de tokamaks cuyo objetivo principal es el funcionamiento en estado estacionario de un plasma de configuración avanzada (en forma de "D"). Ha sido diseñado como un tokamak de tamaño mediano con imanes superconductores.

El proyecto SST-1 ayudó a la India a conceptualizar y fabricar un reactor de fusión totalmente funcional . El sistema SST-1 se encuentra en el Instituto de Investigación de Plasma de Gandhinagar . La misión SST-1 ha sido liderada por los físicos de plasma indios Prof. YC Saxena, Dr. Chenna Reddy, Dr. Subrata Pradhan y Dr. Daniel Raju (actualmente).

A SST-1 le seguirá una máquina más grande, SST-2, antes de construir la planta de energía de fusión DEMO de la India. ^{[ 1 ]}

Las primeras conversaciones sobre la Misión SST comenzaron en 1994. Los detalles técnicos y los planos mecánicos del sistema se finalizaron en 2001. La máquina se fabricó en 2005. Godrej -Boyce Pvt. Ltd. desempeñó un papel crucial en la fabricación de las bobinas del SST-1. El ensamblaje del SST-1 convenció a altos miembros del Servicio Civil Indio para aprobar las solicitudes de los físicos indios para unirse al programa ITER [Ver Cuadro de Información]. El 17 de agosto de 2005, el Primer Ministro Sayeed, entonces ministro de energía de la India, informó al Rajya Sabha sobre la solicitud de la India para unirse a ITER. ^{[ 2 ]} Un equipo de ITER, Francia, visitó el centro de control de la misión SST-1 ubicado en el Instituto de Investigación de Plasma para ver los avances que habían logrado los científicos indios. Finalmente, el 6 de diciembre de 2005, la India fue aceptada oficialmente como socio de pleno derecho del proyecto ITER. ^{[ 3 ]} Para mejorar y modificar algunos de los componentes, la máquina SST-1 fue posteriormente desmontada. La versión mejorada de la máquina se ensambló por completo en enero de 2012.

Se puso en marcha completamente en 2013. Y para 2015, produce descargas de plasma repetibles de hasta ~ 500 ms con corrientes de plasma superiores a 75000 A en un campo central de 1,5 T. ^{[ 4 ]} "SST-1 es también el único tokamak del mundo con imanes de campo toroidal superconductores que operan en helio bifásico en lugar de helio supercrítico de forma crioestable, demostrando así un consumo reducido de helio frío." ^{[ 4 ] [ 5 ]}

A partir de diciembre de 2015, se están realizando mejoras, incluyendo en los componentes que están en contacto con el plasma, para permitir pulsos más largos. ^{[ 5 ]}

Tradicionalmente, los tokamaks han funcionado con un mecanismo de transformador, donde el plasma actúa como secundario, generando así un campo magnético vital, autogenerado, que se superpone a los campos generados externamente (toroidal y de equilibrio). Este esquema, que integra de forma óptima la creación, la generación de corriente y el calentamiento, fue la opción preferida de la comunidad de fusión durante muchos años, hasta que se llegó a la etapa de calentar el plasma a temperaturas de varios keV. El calentamiento se realizaba entonces por separado mediante ondas de radiofrecuencia (RF) y/o inyección de haces neutros energéticos (NBI).

Posteriormente, se logró un excelente control del rendimiento del plasma del tokamak mediante el control de los procesos de interacción plasma-pared en el límite del plasma, de modo que la duración del plasma quedó limitada principalmente por la duración del pulso del transformador. Sin embargo, para su relevancia en futuros reactores de potencia, es esencial operar estos dispositivos en estado estacionario. La propia idea de operar en estado estacionario plantea una serie de desafíos físicos y tecnológicos. Por ejemplo, el excelente rendimiento del plasma logrado anteriormente se basaba en que la pared del material circundante actuaba como una buena "bomba" de partículas, lo cual podría no ser cierto en estado estacionario.

Por lo tanto, es necesario intentar lograr un rendimiento igualmente bueno en presencia de una pared posiblemente "saturada". En segundo lugar, surgen numerosas consideraciones técnicas y de ingeniería. Los imanes deben ser de tipo superconductor ; de lo contrario, la disipación de potencia en los tipos convencionales (resistivos) puede alcanzar niveles antieconómicos. Deben diseñarse especialmente para que permanezcan superconductores a pesar de su proximidad a otros objetos "calientes" (como la cámara de vacío, etc.). El calor y la emisión de partículas deben gestionarse en estado estacionario con baldosas especializadas y refrigeración activa. La avanzada configuración de plasma de doble divertor nulo debe mantenerse mediante un control de retroalimentación eficiente que evite perturbaciones del plasma durante descargas prolongadas. ^{[ 6 ]}

El SST-1 contará con numerosos dispositivos de diagnóstico de plasma novedosos, muchos de los cuales se utilizan por primera vez en la investigación de fusión en la India. Algunos de los novedosos dispositivos de diagnóstico de plasma incorporados en el SST-1 son:

• Sistema de sonda Langmuir de escaneo rápido
• Diagnóstico por imágenes mediante soplo de gas
• Bolómetro para la obtención de imágenes de radiaciones de divertor

Casi todos los dispositivos de diagnóstico instalados en el SST-1 son de fabricación nacional y fueron diseñados y desarrollados por el Grupo de Diagnóstico del Instituto de Investigación del Plasma. Este grupo es el único que trabaja en diagnóstico de plasma y tecnologías relacionadas en el subcontinente indio.

La siguiente fase de la misión SST, el reactor de fusión SST-2, conocido como «DEMO» en los círculos científicos indios, ya ha sido concebida. Un grupo de científicos eminentes del Instituto de Investigación de Plasma trabaja en la creación de un reactor de fusión completo capaz de generar electricidad. El SST-2 incorporará numerosas características novedosas, como plasma DT, un módulo de manta de prueba, blindaje biológico y un divertor mejorado. El SST-2 se construirá en el estado indio de Gujarat . Ya se han completado la adquisición de terrenos y demás trámites necesarios.

Otros diseños de reactores de fusión son DEMO , ^{[ 7 ]} Wendelstein 7-X , ^{[ 8 ]} NIF , ^{[ 9 ]} HiPER , ^{[ 10 ]} JET (precursor de ITER), ^{[ 11 ]} y MAST . ^{[ 12 ]}

• ADITYA (tokamak)
• Megaproyecto
• Fusión para la Energía , organización de la UE que gestiona ITER.
• Energía nuclear en India