Development of Next-Generation Spherical Tokamak Concept.
The Globus-3 Tokamak

V. B. Minaev; Минаев В. Б.; A. B. Mineev; Минеев А. Б.; N. V. Sakharov; Сахаров Н. В.; Yu. V. Petrov; Петров Ю. В.; N. N. Bakharev; Бахарев Н. Н.; E. N. Bondarchuk; Бондарчук Э. Н.; A. V. Bondar; Бондарь А. В.; V. I. Varfolomeev; Варфоломеев В. И.; A. A. Voronova; Воронова А. А.; V. K. Gusev; Гусев В. К.; V. V. D’yachenko; Дьяченко В. В.; A. A. Kavin; Кавин А. А.; I. V. Kedrov; Кедров И. В.; A. Yu. Konin; Конин А. Ю.; A. M. Kudryavtseva; Кудрявцева А. М.; G. S. Kurskiev; Курскиев Г. С.; A. N. Labusov; Лабусов А. Н.; I. V. Miroshnikov; Мирошников И. В.; I. Yu. Rodin; Родин И. Ю.; V. N. Tanchuk; Танчук В. Н.; V. A. Trofimov; Трофимов В. А.; O. G. Filatov; Филатов О. Г.; P. B. Shchegolev; Щеголев П. Б.

doi:10.31857/S0367292123600851

Development of Next-Generation Spherical Tokamak Concept. The Globus-3 Tokamak

Authors: Minaev V.B.¹, Mineev A.B.², Sakharov N.V.¹, Petrov Y.V.¹, Bakharev N.N.¹, Bondarchuk E.N.², Bondar A.V.², Varfolomeev V.I.¹, Voronova A.A.², Gusev V.K.¹, D’yachenko V.V.¹, Kavin A.A.², Kedrov I.V.², Konin A.Y.², Kudryavtseva A.M.², Kurskiev G.S.¹, Labusov A.N.², Miroshnikov I.V.¹, Rodin I.Y.², Tanchuk V.N.², Trofimov V.A.², Filatov O.G.², Shchegolev P.B.¹
Affiliations:
1. Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences
2. JSC “Efremov Scientific Research Institute of Electrophysical Apparatus”(NIIEFA)
Issue: Vol 49, No 12 (2023)
Pages: 1375-1384
Section: TOKAMAKS
URL: https://kazanmedjournal.ru/0367-2921/article/view/668903
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292123600851
EDN: https://elibrary.ru/CGJWHV
ID: 668903

Cite item

Full Text

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The concept of next-generation spherical tokamak is being considered: the Globus-3 project,
which, in its characteristics, is compatible with the infrastructure existing at the Ioffe Institute, but differs
from the currently operating Globus-M2 tokamak in the stronger toroidal magnetic field (1.5–3.0 T) and
increased duration of plasma discharge. The parametric analysis data are presented that determined the preliminary
selection of the facility parameters. Three options for the electromagnetic system were considered:
with the warm copper coils, with the pre-cooled copper coils and with the coils made of high-temperature
superconductors. For the first option, the concept for designing the electromagnetic system and vacuum vessel
of the facility has been developed. The basic shot scenario with duration of up to 3 s at the field of 1.5 T
and plasma current of 0.8 MA is presented.

Keywords

spherical tokamak, aspect ratio, electromagnetic system, vacuum vessel, toroidal magnetic field, discharge scenario

References

Valovic M., Akers R., Cunningham G., Garzotti L., Lloyd B., Muir D., Patel A., Taylor D., Turnyanskiy M., Walsh M. and the MAST team // Nucl. Fusion. 2009. V. 49. P. 075016. https://doi.org/10.1088/0029-5515/49/7/075016
Kaye S.M., Bell M.G., Bell R.E., Fredrickson E.D., LeBlanc B.P., LeeK.C., Lynch S., Sabbagh S.A. // Nucl. Fusion. 2006. V. 46. P. 848.https://doi.org/10.1088/0029-5515/46/10/002
Kurskiev G.S., Bakharev N.N., Bulanin V.V., Cherny-shev F.V., Gusev V.K., Khromov N.A., Kiselev E.O., Minaev V.B., Miroshnikov I.V., Mukhin E.E., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Shchegolev P.B., Sladkomedova A.D., Solokha V.V., Telnova A.Yu., Tolstyakov S.Yu., Tokarev V.A., Yashin A.Yu. // Nucl. Fusion. 2019. V. 59. P. 066032. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab15c5
Minaev V.B., Gusev V.K., Sakharov N.V., Varfolomeev V.I., Bakharev N.N., Belyakov V.A., Bondarchuk E.N., Brunkov P.N., Chernyshev F.V., Davydenko V.I., Dyachen-ko V.V., Kavin A.A., Khitrov S.A., Khromov N.A., Kise-lev E.O., Konovalov A.N., Kornev V.A., Kurskiev G.S., Labusov A.N., Melnik A.D., Mineev A.B., Mironov M.I., Miroshnikov I.V., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Rozhan-sky V.A., Saveliev A.N., Senichenkov I.Yu., Shchego-lev P.B., Shcherbinin O.N., Shikhovtsev I.V., Sladkomedova A.D., Solokha V.V., Tanchuk V.N., Telnova A.Yu., Tokarev V.A., Tolstyakov S.Yu., Zhilin E.G. // Nucl. Fusion. 2017. V. 57. P. 066047. https://doi.org/10.1088/1741-4326/aa69e0
Минеев А.Б., Бондарчук Э.Н., Кавин А.А., Конин А.Ю., Родин И.Ю., Танчук В.Н., Филатов О.Г., Бахарев Н.Н., Жильцов Н.С., Курскиев Г.С., Киселев Е.О., Мина-ев В.Б., Сахаров Н В., Петров Ю.В., Тельнова А.Ю. // ВАНТ. Сер.: Термоядерный синтез. 2021. Т. 44. С. 37. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2021-44-3-37-51
Минеев А.Б., Бондарчук Э.Н., Кавин А.А., Конин А.Ю., Родин И.Ю., Танчук В.Н., Трофимов В.А., Фила-тов О.Г., Бахарев Н.Н., Жильцов Н.С., Курскиев Г.С., Киселев Е.О., Минаев В.Б., Сахаров Н.В., Пет-ров Ю.В., Тельнова А.Ю. // ВАНТ. Сер.: Термоядерный синтез. 2021. Т. 44. С. 43. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2021-44-4-43-53
Минеев А.Б., Минаев В.Б., Сахаров Н.В., Бахарев Н.Н., Бондарчук Э.Н., Воронова А.А., Глушаев А.М., Григорьев С.А., Гусев В.К., Жильцов Н.С., Запретилина Е.Р., Кавин А.А., Киселев Е.О., Конин А.Ю., Кудрявце-ва А.М., Курскиев Г.С., Лабусов А.Н., Петров Ю.В., Родин И.Ю., Танчук В.Н., Тельнова А.Ю., Трофи-мов В.А., Филатов О.Г. // ВАНТ. Сер.: Термоядерный синтез. 2022. Т. 45. С. 15. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2022-45-2-15-36
Kurskiev G.S., Miroshnikov I.V., Sakharov N.V., Gu-sev V.K., Petrov Yu.V., Minaev V.B., Balachenkov I.M., Bakharev N.N., Chernyshev F.V., Goryainov V.Yu., Ka-vin A.A., Khromov N.A., Kiselev E.O., Krikunov S.V., Lobanov K.M., Melnik A.D., Novokhatskii A.N., Filippov S.V., Zhiltsov N.S., Mineev A.B., Mukhin E.E, Pat-rov M.I., Petrov A.V., Ponomarenko A.M., Solokha V.V., Shulyatiev K.D., Shchegolev P.B., Skrekel O.M., Telno-va A.Yu., Tkachenko E.E, Tukhmeneva E.A., Toka-rev V.A., Tolstyakov S.Yu., Varfolomeev V.I., Voro-nin A.V., Yashin A.Yu., Solovey V.A., Zhilin E.G. // Nu-clear Fusion. 2022. V. 62. P. 104002.https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac881d
Курскиев Г.С., Сахаров Н.В., Гусев В.К., Минаев В.Б., Мирошников И.В., Петров Ю.В., Тельнова А.Ю., Бахарев Н.Н., Киселев Е.О., Жильцов Н.С., Щеголев П.Б., Балаченков И.М., Варфоломеев В.И., Воронин А.В., Горяинов В.Ю., Дьяченко В.В., Жилин Е.Г., Ильясо-ва М.В., Кавин А.А., Коновалов А.Н., Крикунов С.В., Лобанов К.М., Мельник А.Д., Минеев А.Б., Новохацкий А.Н., Патров М.И., Петров А.В., Пономарен-ко А.М., Скрекель О.М., Соловей В.А., Солоха В.В., Ткаченко Е.Е., Токарев В.А., Толстяков С.Ю., Тюхменева Е.А., Хилькевич Е.М., Хромов Н.А., Черны-шев Ф.В., Шевелев А.Е., Шулятьев К.Д., Яшин А.Ю. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 305. https://doi.org/10.31857/S0367292122601497
Kurskiev G.S., Gusev V.K., Sakharov N.V., Petrov Yu.V., Bakharev N.N., Balachenkov I.M., Bazhenov A.N., Chernyshev F.V., Khromov N.A., Kiselev E.O., Kriku-nov S.V., Minaev V.B., Miroshnikov I.V., Novokhat-skii A.N., Zhiltsov N.S., Mukhin E.E., Patrov M.I., Shulyatiev K.D., Shchegolev P.B., Skrekel O.M., Telno-va A.Yu., Tkachenko E.E., Tukhmeneva E.A., Toka-rev V.A., Tolstyakov S.Yu., Varfolomeev V.I., Voronin A.V., Goryainov V.Yu., Bulanin V.V., Petrov A.V., Ponomaren-ko A.M., Yashin A.Yu., Kavin A.A., Zhilin E.G. and So-lovey V.A. // Nuclear Fusion. 2022. V. 62. P. 016011.https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac38c9
Хвостенко П.П., Анашкин И.О., Бондарчук Э.Н., Инютин Н.В., Крылов В.А., Левин И.В., Минеев А.Б., Соколов М.М. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2019. Т. 42. С. 15. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2019-42-1-15-38
Красильников А.В., Коновалов С.В., Бондарчук Э.Н., Мазуль И.В., Родин И.Ю., Минеев А.Б., Кузьмин Е.Г., Кавин А.А., Карпов Д.А., Леонов В.М., Хайрутди-нов Р.Р., Кукушкин А.С., Портнов Д.В., Иванов А.А., Бельченко Ю.И., Денисов Г.Г. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 970.https://doi.org/10.31857/S0367292121110196
Gusev V.K., Sakharov N.V., Shpeizman V.V., Korotkov V.A., Panin A.G., Soikin V.F., Kivivuori S.O.J., Helenius A.J., Somerkoski J.V.A., Heikkinen J.A. // Fusion Technology. 1998. V. 34. 9. P. 137.
Gusev V.K., Alimov V.Kh., Arkhipov I.I., Ber B.Ya., Gorodetsky A.E., Khromov N.A., Kurdumov A.A., Lebedev V.M., Litunovsky N.V., Mazul I.V., Nikolaev Yu.A., Novo-khatsky A.N., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Terukov E.I., Trapeznikova I.N., Zakharov A.P., Zalavutdinov R.Kh. // Nuclear Fusion. 2009. V. 49. P. 095022. https://doi.org/10.1088/0029-5515/49/9/095022