Tokamak TJ-I

Tokamak TJ-I. Primer dispositivo de confinamiento magnético instalado en España

El tokamak TJ-I fue el primer dispositivo de confinamiento magnético instalado en España. Estuvo operativo en las instalaciones del CIEMAT desde 1983 (primeros plasmas) hasta 1995. El TJ-I (Tokamak de la Junta de Energia Nuclear, actualmente CIEMAT) fue el objetivo de diferentes programas de investigación dedicados al estudio de fenómenos físicos en plasmas tokamak:

• Estudios de confinamiento básicos (transporte, campos eléctricos, efecto isotópico)
• Estudios de física del borde del plasma
• Transporte inducido por turbulencia y mecanismos que la inducen.
• Interacción plasma-pared (carbonización, boronización)
• Desarrollo de diagnósticos (reflectometría de microondas, detectores de radiación, sondas, haces atómicos, etc)

Parámetros principales del TJ-I:

Radio mayor, R₀ = 0.30 m
Radio promedio del plasma, a = 0.10 m
Corriente del plasma, I_p = 30 kA
Campo magnético toroidal, B_T = 1.0 – 1.4 T
Densidad electrónica, n_e = 1.3*10¹³ cm^-3

Bobinas de campo helocoidal (amarillo) y plasma (violeta)

TJ-IU Torsatron

En el dispositivo tipo torsatron TJ-IU, una única bobina genera el campo magnético helicoidal (l=1). El número de vueltas de la bobina alrededor de la cámara de vacío es m=6. El campo magnético vertical está generado por un conjunto de bobinas de campo vertical.

El nombre ‘TJ-IU’ viene del dispositivo «TJ-I» optimizado (upgrade en inglés ‘U’) en el sentido de que la mayoría de los sistemas auxiliares y equipamiento del primero fueron usados para el funcionamiento y operación del TJ-IU. Tanto la fabricacion de la camara de vacio como el bobinado de las bobinas y el montaje fue realizado en su totalidad en los talleres del CIEMAT. En 1999, TJ-IU fue transferido a Kiel, Alemania (donde se le llamó TJ-K) y en 2005 al IGVP institute en Stuttgart, Alemania. En su reencarnación como TJ-K el dispositivo se opera en bajo campo magnético (0.07 T) y con calentamiento (1-6 kW de ECRH), y con parámetros de plasma relativamente bajos como (densidad electrónica: 0.5 × 10¹⁹ m^-3; temperatura electrónica: 10 eV; temperatura iónica: 1 eV).

Cámara de vacío TJ-IU fabricada íntegramente en los talleres del CIEMAT

Parámetros principales del TJ-IU en su etapa en LNF:

Radio mayor, R₀ = 0.60 m
Radio promedio del plasma, a = 0.10 m
Radio menor de las bobinas, R₀ = 0.24 m
Número de períodos, m = 6
Transformada rotacional en el eje, I0 = 0.30
Pozo magnético = 6.9%
Rizado magnético en el eje = 7.6 %
Cizalladura magnética = casi cero
Elongación helicoidal en el eje = 0.025 m
Campo magnético toroidal B_T = 0.5 T
Calentamiento por microondas (2º armónico de la frecuencia ciclotrónica de los electrones 28-37.5 GHz) = 200kW
Densidad electrónica, n_e = 0.5*10¹³ cm^-3

Grupo TJ-IU (1996)