Wendelstein 7-X
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. március 17-én felülvizsgált
verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .
A Wendelstein 7-X (W7-X) egy kísérleti létesítmény a magas hőmérsékletű plazma vizsgálatára, amely a németországi Greifswalde városában található . Építését a Max Planck Társaság Plazmafizikai Intézete végezte 2005 és 2014 között. A létesítmény célja a sztellarátoros fúziós reaktor ipari alkalmasságának tesztelése , valamint műszaki alkatrészek és technológiák kutatása és fejlesztése a szabályozott termonukleáris fúzió területén .
2015. december 10-én tesztplazmát szereztek [1] .
Működési elv és háttér
A Wendelstein 7-X elődje az 1988 és 2002 között üzemelő Wendelstein 7-AS volt .
A kutatás célja az atommagok fúziójához szükséges energia előállítása, hasonlóan a Napban végbemenő reakcióhoz. A reakció bekövetkezéséhez a deutérium és trícium hidrogénizotópjainak keverékéből származó plazmát 100 millió °C feletti hőmérsékletre kell melegíteni. Az ehhez szükséges plazma elkülönítését a plazma mágneses térbe zárásával érik el , amelyhez a Lorentz-erőt használják .
Az 1950-es évektől kezdődően mágneses plazma bezárási kísérleteket végeztek a toroid tokamak elvén . A tokamaktól eltérően a sztellarátornak nincs azimutális szimmetriája.
A Wendelstein 7-X célja az ilyen típusú reaktorok lehetőségeinek feltárása. 30 perces futással megvizsgálják az alapvető tulajdonságokat, és tesztelik a hosszú távú teljesítményt.
A "Wendelstein" név egy "tipp" a korábbi kísérletekre: mivel az első sztellarátor típusú reaktorokat a Princetoni Egyetem építette Mount Matterhorn néven , a reaktor német alkotói is a bajor Alpokban található Mount Wendelstein mellett döntöttek. mint a név .
Eszköz
A Wendelstein 7-X fő részlete egy 11 m-es külső átmérőjű nagy toroid , amelyben a forgó plazma mágneses térbe van zárva úgy, hogy nem érinti a falakat. A mágneses rendszer 20 db sík szupravezető mágnestekercsből és 50 db 3,5 m magas, nem sík meleg tekercsből áll. Ezt az 50 ívelt tekercset használják a mágneses mező profiljának kialakítására.
Az abszolút nullához közeli hőmérsékletre lehűtött folyékony hélium lehűti a mágnestekercseket.
További részek egy kriosztát , egy plazmakamra és egy terelő . A kriosztát, a mágnestekercsek szupravezető képességének hőmérsékletének fenntartásához szükséges hőszigetelő eszköz, 16 m átmérőjű.
Műszaki adatok
Nagy plazmasugár |
5,5 m
|
Kis plazmasugár |
0,53 m
|
Mágneses indukció |
3-6 Tesla
|
Indítás időtartama |
Akár 30 perc. állandó munka
|
Plazma fűtési teljesítmény |
14-20 megawatt
|
Plazma térfogata |
30 m³
|
Plazma mennyisége |
5-30 milligramm
|
Plazma hőmérséklet |
60-130 millió K
|
Projektvezető - prof. Thomas Klinger.
Finanszírozás
A szükséges beruházási összeg 56%-kal nőtt a tervezetthez képest. A Wendelstein 7-X-et 33%-ban az Európai Unió, Németország 60%-ban és Mecklenburg-Vorpommern állam 7%-ban finanszírozza, a teljes költségvetés mintegy 423 millió euró .
2011 júliusában vált ismertté, hogy a Max Planck Intézet szerint az Egyesült Államok 7,5 millió dolláros részesedéssel csatlakozott a projekthez az Innovative Approaches to Fusion program részeként.
Működő
- A működés első két évében a nagy, 8-10 MW teljesítményű indítások időtartama 5-10 másodpercre korlátozódott. Ezt követően mintegy másfél éves gyártási szünet következett, melynek során a berendezést korszerűsítették a hosszú távú működés érdekében. [3]
- A működés első szakasza 2015 -ben kezdődött és 3 hónap után ért véget. A korábbi tervek helyett, hogy tíz tesztterelővel plazmát szerezzenek , úgy döntöttek, hogy az első plazmát öt grafithatárolóra korlátozzák.
- A második ütemben a határoló membrán bővítése, próbaterelők beépítése, a plazmával érintkező alkatrészek összeszerelése és csatlakoztatása szerepel - a tervek szerint a fázis egy évig tart.
- A harmadik fázis csatlakoztatott tesztterelőkkel a tervek szerint 2016-ban indul.
- 2015 áprilisában az ITER weboldala arról számolt be, hogy a sztellarátor mágneses rendszerét már üzemi hőmérsékletre hűtötték. A vákuumkamra le van zárva, egy napon megkezdődik az evakuálása [4] .
- 2015. július 10-én a szupravezető mágneses rendszer átment az első teszten. A tekercseket először egyenként ellenőrizték, majd a teljes tekercskészletre rákapcsolták a tápfeszültséget. A 12,8 kA névleges áramerősséget elérte. A kapott adatok a számítotthoz közelinek bizonyultak [5] .
- 2015. december 10-én sikerült megszerezni az első sztellarátorplazmát [1] . Az első kísérleteket 1-2 másodpercig tartott héliumplazmával végeztük. Ez a megoldás annak köszönhető, hogy a hélium könnyebben ionizálódik (a hidrogénhez képest). 2016. január végétől a tervek szerint hidrogénplazmával kísérletet indítanak a sztellarátoron [6] .
- 2016. február 3-án a sztellarátor elvégezte az első egyszerű hidrogénkísérletet . A kísérlet bizonyos mennyiségű hidrogén felmelegítéséből állt. A szimbolikus indítógombot Angela Merkel német kancellár nyomta meg . Ez a villanás kísérletek egész sorát nyitja meg a plazma bezárásával egy sztellarátor típusú létesítményben [7] .
- A teljes hűtésű, nagy hőáramú terelők hosszú távú működését tekintve körülbelül 2 évet vesz igénybe. 2019-ben kezdődik a második tesztsorozat 30 percig tartó plazmampulzusokkal [8] .
- 2016. november 30-án a projekt résztvevői a Nature Communications folyóiratban publikáltak egy cikket, amelyben kimutatták, hogy a mágneses mező alakját a projekt határozta meg. [9]
- 2017. szeptember 11-én az ITER webhelye arról számolt be, hogy a sztellarátor 15 hónapos frissítés után ismét működött. A korszerűsítés egy 8000 grafitlapból álló takaró, kilenc elválasztó szakasz telepítéséből és a projekt mind a tíz nagyfrekvenciás fűtőelemének csatlakoztatásából állt. [tíz]
- A legutóbbi, 2018-as, a Wendelstein 7-X reaktorban végzett kísérletek során nagyobb sűrűségű, magas hőmérsékletű plazmát kaptak, megnövelték a plazmazáródási időt, és a fúziós reakciótermékek eddigi rekordkoncentrációját rögzítették. Mindez azt jelzi, hogy a reaktor tervezésének korszerűsítése és az üzemmódok optimalizálása meghozta gyümölcsét. És most a Wendelstein 7-X reaktor egy újabb frissítésen megy keresztül, új rekordokra készülve, amelyeket 2018 őszén kezd meg felállítani [11] .
Partnerek
Lásd még
Jegyzetek
- ↑ 1 2 Erstes Plasma: Fusionsanlage Wendelstein 7-X in Betrieb gegangen. Archivált : 2015. december 10. a Wayback Machine -nél (német)
- ↑ Die Betriebsvorbereitungen für Wendelstein 7-X beginnen Archiválva : 2015. január 22. a Wayback Machine -nél (német)
- ↑ MPI/IPP: Wendelstein 7-X Advisory No.1 Archivált 2011-04-12 . / 2008. április (német)
- ↑ W7-X sztellarátor: lépésről lépésre menet az első plazma felé. Archiválva : 2015. április 13. a Wayback Machine -nél
- ↑ A Wendelstein 7-X fúziós eszköz egy lépéssel közelebb az első plazmához Archiválva : 2015. július 11. a Wayback Machine -nél
- ↑ Kitűzték a német fúziós reaktor indításának dátumát , Lenta.ru (2015. december 2.). Az eredetiből archiválva: 2015. december 4. Letöltve: 2015. december 4.
- ↑ Németország éppen most kapcsolt be egy új kísérleti fúziós reaktort Archiválva : 2016. február 3. a Wayback Machine -nél // ITER , 2016. február 3.
- ↑ HÍRLEVÉL Nr. 10/ 2014. augusztus . Archiválva : 2015. február 6. a Wayback Machine -nél (német)
- ↑ A Wendelstein 7-X mágneses mező topológiájának megerősítése 1:100 000-nél jobbra Archiválva : 2016. december 4. a Wayback Machine -nél
- ↑ Wendelstein sztellarátor A kísérletezés második köre Archiválva : 2017. szeptember 12. a Wayback Machine -nél
// ITER, 2017. szeptember 11.
- ↑ "A Wendelstein 7-X elérte a fúziós termék világrekordját" Archiválva : 2018. június 30. a Wayback Machine Phys.org webhelyen, 2018. június 25.
Linkek