Current disruption and magnetic energy dissipation during acceleration of electrons and ions in z-pinch plasmas
Project goals
Z-pinches have been studied as powerful sources of x-rays, neutrons, and charged particles. Efficient acceleration of electrons and ions was observed in z-pinches as early as in the 1950s. Recently, z-pinch experiments on the GIT-12 device demonstrated the generation of >GV/m electric fields and the acceleration of deuterons above 30 MeV. 30 MV voltages seem to be driven by inductive energy stored around a z-pinch and extracted during a sudden drop of a current. Therefore, the ultimate goal of this project is to better understand physical processes leading to current disruptions. For this purpose, we will carry out megaampere z-pinch experiments supported by comprehensive plasma diagnostics and numerical codes. The emphasis will be put on the detection of fast ions and relativistic electrons that can provide unique information about transient electric and magnetic fields in z-pinches. Considering the natural occurrence of current disruptions in tokamaks and the Earth’s magnetosphere, this project might contribute to a deeper insight into basic processes in fusion and space plasmas.
Keywords
Z-pinchdisruptionelectric fieldfast ionsrelativistic electron beamplasma diagnostics
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 23 (SGA0201900001)
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta elektrotechnická
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
19-02545S
Alternative language
Project name in Czech
Disrupce elektrického proudu a disipace magnetické energie při urychlení elektronů a iontů v z-pinčovém plazmatu
Annotation in Czech
Silnoproudé výboje typu z-pinče jsou studovány jako výkonné zdroje rentgenového záření, neutronů a nabitých částic. Účinné urychlení elektronů a iontů bylo pozorováno již v prvních z-pinčových experimentech před 60 lety. Nedávno se při experimentech na zařízení GIT-12 podařilo generovat elektrické pole o intenzitě >GV/m a urychlit deuterony na energie přes 30 MeV. Urychlení na 30 MeV lze vysvětlit indukcí 30 MV napětí při rapidním poklesu elektrického proudu z-pinče. Právě základní výzkum procesů vedoucích k disrupci proudového kanálu je hlavním předmětem tohoto projektu. Za tímto účelem budou provedeny experimenty na megaampérových z-pinčích, při kterých budou využity moderní diagnostické metody a numerické simulace. Důraz bude kladen na detekci rychlých iontů a relativistických elektronů. Tyto částice poskytnou důležité informace o proměnných elektrických a magnetických polích v z-pinčích. Disrupce proudu se přirozeně vyskytuje i v magnetosféře Země či v tokamacích. Proto může tento projekt přispět také k lepšímu pochopení základních procesů v astrofyzikálním a fúzním plazmatu.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
A novel z-pinch configuration was introduced during the project, and many campaigns were held to study the production of energetic particles. Twenty-eight papers were published in impacted journals. The vast majority were produced in broad collaboration and funded by many grants. Only one article in Frontiers in Physics 8 (2020) has a single dedication to the project.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2019
Realization period - end
Jun 30, 2022
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 1, 2022
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP23-GA0-GA-U
Data delivery date
Jun 26, 2023
Finance
Total approved costs
7,873 thou. CZK
Public financial support
7,141 thou. CZK
Other public sources
732 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
7 873 CZK thou.
Public support
7 141 CZK thou.
90%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Fluids and plasma physics (including surface physics)
Solution period
01. 01. 2019 - 30. 06. 2022