Wendelstein 7-X

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

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 telepítés 2014 májusában fejeződött be [2] .

• 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

• A Max Planck Társaság Plazmafizikai Intézete
• Greifswaldi Egyetem
• Berlini Műszaki Egyetem

Lásd még

• tokamak
• JET (Joint European Torus)
• ITER
• Nagy spirális eszköz
• Wendelstein 7-AS
• 3. hurrikán (Kharkiv)
• Országos Gyújtóintézet
• Z-gép
• Lockheed Martin fúziós reaktor
• Szupravezetés

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 Erstes Plasma: Fusionsanlage Wendelstein 7-X in Betrieb gegangen. Archivált : 2015. december 10. a Wayback Machine -nél  (német)
2. ↑ Die Betriebsvorbereitungen für Wendelstein 7-X beginnen Archiválva : 2015. január 22. a Wayback Machine -nél  (német)
3. ↑ MPI/IPP: Wendelstein 7-X Advisory No.1 Archivált 2011-04-12 . / 2008. április   (német)
4. ↑ W7-X sztellarátor: lépésről lépésre menet az első plazma felé. Archiválva : 2015. április 13. a Wayback Machine -nél 
5. ↑ A Wendelstein 7-X fúziós eszköz egy lépéssel közelebb az első plazmához Archiválva : 2015. július 11. a Wayback Machine -nél 
6. ↑ Kitűzték a német fúziós reaktor indításának dátumát , Lenta.ru  (2015. december 2.). Az eredetiből archiválva: 2015. december 4. Letöltve: 2015. december 4.
7. ↑ Németország éppen most kapcsolt be egy új kísérleti fúziós reaktort Archiválva : 2016. február 3. a Wayback Machine -nél // ITER , 2016.  február 3.
8. ↑ HÍRLEVÉL Nr. 10/ 2014. augusztus . Archiválva : 2015. február 6. a Wayback Machine -nél  (német)
9. ↑ A Wendelstein 7-X mágneses mező topológiájának megerősítése 1:100 000-nél jobbra Archiválva : 2016. december 4. a Wayback Machine -nél 
10. ↑ Wendelstein sztellarátor A kísérletezés második köre Archiválva : 2017. szeptember 12. a Wayback Machine -nél // ITER,   2017. szeptember 11.
11. ↑ "A Wendelstein 7-X elérte a fúziós termék világrekordját" Archiválva : 2018. június 30. a Wayback Machine Phys.org webhelyen, 2018. június 25.

Linkek

• Wendelstein 7-X webhely Archivált 2015. december 6-án a Wayback Machine -nél (Max-Planck-Institut für Plasmaphysik   ) .
• V. Bykov és munkatársai, "A W7-X szerkezeti elemzése: áttekintés", Fusion Engineering and Design (2009) 2009. évf. 84. sz. 2-6, 215-219 Archiválva : 2016. március 4. a Wayback Machine -nél  .
• Stellarator L-2M archiválva : 2016. október 20. a Wayback Machine -nál