Tokamak de Varennes ⇐ Proyectos de artículos

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El Tokamak de Varennes, o TdeV para abreviar, era un reactor de fusión tokamak construido en Varennes, Quebec, un suburbio de Montreal, Canadá. Una característica distintiva del sistema era una fuente de alimentación capaz de mantener el sistema funcionando durante hasta 30 segundos, más de diez veces más que la mayoría de los dispositivos de la época. Comenzó sus operaciones en 1986, estudiando cuestiones relacionadas con las interacciones del plasma (plasma (física)) y la pared interna del reactor, así como la "capa raspada" de iones de baja energía cerca del exterior del volumen de plasma.
Los planes de TdeV se desarrollaron a finales de los años 1970. En ese momento, un número de tokamaks muy grandes estaban en construcción con el objetivo de alcanzar el punto de equilibrio (factor de ganancia de energía de fusión), que se esperaba alrededor de 1982 a 1983.
El TdeV se construyó en los laboratorios del Institut de recherche d'Hydro-Québec (IREQ) en Varennes a partir de 1983. Inició sus actividades en 1986 y funcionó ininterrumpidamente hasta 1997, generando un gran número de informes científicos. La experiencia en este sistema, junto con la presencia inmediata de tritio, fue la base de un intento fallido de ubicar el ITER en Canadá, en la estación de generación nuclear de Darlington. La financiación federal terminó en 1997; Hydro-Québec no pudo permitirse el presupuesto operativo anual de 20 millones de dólares y sus operaciones finalizaron.

Como TdeV todavía estaba en pleno funcionamiento cuando se cerró, se empezó a intentar venderlo entero. Irán ofreció la única oferta seria, pero la presión política lo hizo imposible. Al final, la única venta fue uno de sus sistemas de calefacción por plasma a General Atomics como parte de las actualizaciones de su tokamak DIII-D. El resto de la máquina finalmente terminó como una exhibición importante en el Museo de Ciencia y Tecnología de Canadá en Ottawa.

==Historia==
===Ruta del Tokamak===
Cuando investigadores soviéticos revelaron por primera vez el concepto del tokamak en 1965, los resultados fueron tan buenos que los observadores internacionales los descartaron como errores de medición. Un seguimiento realizado en 1968 mostró resultados aún mejores, de 10 a 100 veces los mejores observados en otros laboratorios. Una vez más, los demás laboratorios desestimaron los resultados soviéticos. Esta vez, sin embargo, Lev Artsimovich estaba preparado. Invitó a un equipo de investigadores del Reino Unido a utilizar su termómetro láser recientemente desarrollado en su dispositivo T-3 para ver si las temperaturas que estaban midiendo eran precisas. Después de una importante configuración y calibración, en el verano de 1969 el equipo del Reino Unido, apodado "los Cinco de Culham", descubrió que los resultados eran incluso mejores de lo que los soviéticos habían informado el año anterior.
El resultado es lo que hoy se conoce como la "fiebre del tokamak". Los resultados soviéticos sugirieron que el tokamak fue el primer dispositivo a gran escala que claramente superó una barrera importante para el progreso hasta esa fecha: la difusión de Bohm. Si bien algunos experimentos en el Reino Unido y EE. UU. también mostraron signos de superar este límite, lo hicieron a temperaturas más bajas que no eran útiles para un dispositivo de producción de energía. El plasma (plasma (física)) del tokamak permanecía estable incluso a las temperaturas más altas que el dispositivo era capaz de alcanzar. El interés en otros enfoques decayó y en 1970 había docenas de esfuerzos en todo el mundo para superar los resultados soviéticos.
A mediados de la década de 1970, se habían respondido una serie de preguntas pendientes sobre el concepto de tokamak. Por un lado, las máquinas más grandes de todo el mundo habían demostrado que el sistema "escalaba", es decir, a medida que crecían retenían su plasma durante más tiempo. Otro problema fue que el tokamak, a diferencia de otros diseños, no calentaba directamente su plasma a las temperaturas necesarias para dispositivos prácticos. Se probaron soluciones a este problema en el Princeton Large Torus, que en 1977 había alcanzado temperaturas de iones de 60 millones de Kelvin, justo en el punto ideal para un sistema comercial.
Tras una década de avances exitosos, lo que quedaba era juntar todos estos conceptos y sistemas en una sola máquina y operarla con un combustible real de deuterio-tritio (D-T). Se esperaba ampliamente que tales diseños alcanzaran el objetivo de alcanzar el punto de equilibrio, produciendo más energía de la necesaria para hacer funcionar el sistema. Se propusieron cuatro de tales diseños, el TFTR de EE. UU., el JT-60 de Japón (originalmente conocido como Breakeven Test Facility), el T-15 soviético y el JET (Torus europeo conjunto paneuropeo).
===Proyecto Fusión Canadá===
En 1968, Hydro-Québec abrió su centro de investigación Varennes (Varennes, Quebec), el Institut de recherche d'Hydro-Québec (IREQ). Dos años más tarde, el Institut National de la Recherche Scientifique (INRS), una universidad técnica, abrió el Centro de Investigación Energética, ERC, junto al sitio del IREQ. El ERC, ahora conocido como INRS-Eergie, se convirtió rápidamente en un centro de excelencia en física del plasma. Junto con investigadores de ideas afines en RCA Victor en Montreal, la Universidad de Montreal y el DND Valcartier (DRDC Valcartier), estaba creciendo el interés en examinar la tecnología de fusión.
Cuando el tokamak surgió por primera vez a principios de la década de 1970, se formó un grupo multipartidista como Proyecto Fusión Canadá para explorar el concepto. Elaboraron un informe en noviembre de 1974 que sugería que el país podría contribuir al esfuerzo de fusión trabajando en "conocimientos científicos, ingeniería y capacidad de conciencia tecnológica".
A mediados de 1977, la NRC formó el Comité Asesor sobre Investigaciones Relacionadas con la Fusión y en julio de 1978 anunció el Programa Nacional de Fusión con un pequeño presupuesto de 260.000 dólares canadienses. Debido a la inacción a nivel federal, el presupuesto se mantuvo en este nivel durante los siguientes tres años. Esto fue suficiente sólo para trabajos a muy pequeña escala y demasiado bajo para construir dispositivos, lo que provocó una fuga de cerebros hacia los laboratorios de Estados Unidos. Para ayudar a compensar la falta de financiación, el Consejo de Investigación en Ciencias Naturales e Ingeniería dispuso otros 750.000 dólares canadienses al año en subvenciones directas para universidades.
En marzo de 1980, un grupo dirigido por el físico Morrel Bachynski, incluido el Comité Asesor y un gran número de partes interesadas de las universidades y la industria, presentó un informe al Ministro de Estado de Ciencia y Tecnología del gobierno federal señalando que Canadá era la única nación industrializada sin un programa de fusión. Sugirieron que si la fusión tenía éxito no habría experiencia en el país ni se establecerían cadenas de suministro que pudieran vender los "subsistemas especializados y equipos auxiliares a nivel mundial".
Propusieron un programa de investigación de tres vertientes. Dada la amplia experiencia de Canadá en el manejo de tritio a través de sus reactores CANDU, un programa que estudiara los ciclos del combustible y cuestiones de ingeniería relacionadas era una opción natural, y surgió como el Programa de Tecnología de Combustibles de Fusión dirigido por la NRC y Ontario Hydro. También sugirieron que el grupo de investigación láser existente de la NRC, que tenía láseres de CO2 líderes en el mundo, debería formar un grupo de estudio de fusión por confinamiento inercial (ICF). También sugirieron que se proporcionen fondos para colocar a científicos e ingenieros canadienses en varios experimentos internacionales de fusión. Pero el mayor esfuerzo, que representa más del 90% del presupuesto propuesto, sería la construcción de un tokamak en las instalaciones del IREQ.
===Construcción y operaciones===

El 16 de enero de 1981, John Roberts (John Roberts (político canadiense)) anunció que el Ministerio proporcionaría 18,7 millones de dólares canadienses (
El objetivo del diseño era producir un sistema que pudiera funcionar durante tiempos mucho más largos que cualquier reactor propuesto de la época. Se supuso que los sistemas comerciales funcionarían continuamente durante períodos del orden de minutos, dando al sistema tiempo para quemar una cantidad apreciable de su combustible. Otros diseños generalmente estaban destinados a operar en ráfagas cortas, del orden de un segundo o menos, y las condiciones operativas máximas solo se mantenían durante milisegundos. TdeV fue diseñado para alcanzar longitudes de pulso de 30 segundos, lo que le permitiría recopilar muchos más datos experimentales sobre las operaciones sin fusión de un reactor, como las interacciones entre el plasma y el contenedor de vacío (la "primera pared") y el funcionamiento de un desviador, una parte clave de diseños futuros que no habían sido bien explorados.
La construcción comenzó en el edificio 9 de las instalaciones del IREQ en 1983 con una fecha inicial del primer plasma a finales de 1984.
===Cierre y venta===
La NRC decidió poner fin a la financiación de TdeV en 1997. El funcionamiento del sistema costaba aproximadamente 20 millones de dólares canadienses al año en aquel momento, un coste que Hydro-Québec no estaba dispuesto a asumir por sí solo. Dado que el sistema estaba en pleno funcionamiento, se puso a la venta a cualquier parte razonable, primero a otros laboratorios en Canadá y, cuando no resultó nada, en el mercado internacional.
Después de estar en el mercado durante algún tiempo, en 1999 se anunció que se había llegado a un acuerdo para venderlo al gobierno de Irán.
Finalmente, uno de los sistemas de calefacción girotrón se vendió a General Atomics para usarlo con su DIII-D, lo que provocó que se retirara la oferta iraní. En 2001, al no presentarse otras ofertas, el sistema fue transferido al Museo de Ciencia y Tecnología de Canadá en Ottawa.
==Diseño==
Un aspecto clave del concepto de tokamak es la inducción de una corriente eléctrica a través del plasma una vez formado. Esta corriente crea un campo magnético que se combina con el campo proporcionado por imanes externos para producir un campo general complejo que confina el combustible. Los campos magnéticos sólo pueden ser inducidos por campos eléctricos "cambiantes", lo cual era un problema importante en las máquinas existentes porque requiere que la corriente alimentada al plasma aumente continuamente. Como hay una cantidad mínima de corriente que será necesaria para el confinamiento, el resultado es que la corriente en el imán comienza siendo grande y aumenta. Para descargas prolongadas, esto simplemente no era práctico y la mayoría de los diseños asumían que habría una solución alternativa disponible cuando los sistemas alcanzaran niveles de energía comerciales.
Para TdeV, el objetivo era un confinamiento prolongado, no un alto rendimiento de fusión. Por esta razón, el sistema fue diseñado para funcionar con la corriente inducida alternando en dirección durante un período de 100 milisegundos, mientras que el sistema en su conjunto funcionó durante hasta 30 segundos. Vrown p=12 La reversión actual fue considerada por sí misma un área importante de estudio.
El tubo de vacío tiene una sección transversal aproximadamente cuadrada y está hecho de Inconel. La sección superior es extraíble y consta de dos piezas en forma de C que se sueldan al resto del toroide. En el interior hay un revestimiento reemplazable que a su vez está revestido con seis placas de metal refractario que están diseñadas para absorber el plasma que se escapa del área de reacción interior. Todo el toroide está rodeado por dieciséis bobinas de campo toroidal, con bobinas poloidales separadas encima y debajo del toro dentro de las bobinas toroidales rectangulares.
===Citas===

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* [https://www.youtube.com/watch?v=ryNDRVRAaUE Tokamak de Varennes]

Tokamaks

More details: https://en.wikipedia.org/wiki/Tokamak_de_Varennes