การศึกษาออกแบบระบบเติมเชื้อเพลิงในเครื่องโทคาแมคเครื่องแรกของประเทศไทย โดยการยิงลำอนุภาคด้วยความเร็วเหนือเสียง

Preliminary Study and Design of Fuelling Systems of Thailand Tokamak I with Supersonic Molecular Beam Injection

Abstract

สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ สทน. มีแผนที่จะติดตั้งและพัฒนาเครื่องโทคาแมคขึ้นเองในประเทศไทย ภายใต้ชื่อเครื่องโทคาแมคของประเทศไทยเครื่องที่หนึ่ง (TT-1) ณ จังหวัดนครนายก องค์ประกอบหลักของเครื่อง TT-1 ใช้ตามแบบเครื่องก่อนหน้าคือเครื่อง HT-6M ซึ่งได้รับบริจาคจากสถาบันพลาสมาฟิสิกส์ (ASIPP) สาธารณรัฐประชาชนจีน ส่วนประกอบหลักนี้จะพัฒนาระบบย่อยขึ้นใหม่สี่ระบบ ระบบเติมเชื้อเพลิงคือหนึ่งในสี่ระบบที่มีความสำคัญในการกักเก็บความหนาแน่นของพลาสมาและเพิ่มศักยภาพของพลาสมาให้มีประสิทธิภาพ การเติมเชื้อเพลิงของเครื่องโทคาแมคมีสามวิธีหลักๆ คือ การพ่นแก๊ส (GP) การฉีดลำอนุภาคด้วยความเร็วเหนือเสียง (SMBI) และการยิงเม็ดเชื้อเพลิงแช่แข็ง (PI) บทความนี้จะรายงานการศึกษาเบื้องต้นสำหรับการออกแบบระบบการเติมเชื้อเพลิงแบบ SMBI และแบบ PI ของเครื่องโทคาแมค TT-1 ซึ่งจะใช้เป็นระบบเติมเชื้อเพลิงในเฟสถัดไป ในบทความนี้จะนำเสนอการออกแบบและวางแผนติดตั้งระบบ SMBI ของเครื่องโทคาแมค TT-1 ด้วยความหนาแน่นพลาสมาที่ 10¹⁹ ต่อลูกบาศเมตร กระแสพลาสมา 100 กิโลแอมแปร์ ช่วงการเกิดพลาสมา 100 มิลลิวินาที ก็มีความสามารถพอที่จะทะลุผ่านเข้าไปยังแกนกลางของพลาสมาได้ เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องโทคาแมคอื่นๆ ที่มีขนาดและประสิทธิภาพใกล้เคียงกันก็ให้ผลที่สอดคล้องกับการศึกษานี้