Взгляд внутри плазменного сосуда аппарата Wendelstein 7-X. Фото: IPP, Ян Майкл Хосан

В ходе поэтапной модернизации Wendelstein 7-X плазменный сосуд был оснащен внутренней оболочкой, начиная с сентября прошлого года. Графитовая плитка теперь защищает стенки сосуда. Кроме того, дивертор используется для регулирования чистоты и плотности плазмы. В десяти широких полосах на стенке плазменного сосуда диверторные плитки следуют контуру края плазмы. В частности, они покрывают стенки, на которых частицы от края плазмы отводятся целенаправленно. После трех месяцев экспериментов с новым оборудованием следующий раунд обновлений начался в конце 2017 года; среди прочего, были установлены новые измерительные приборы и системы отопления. Эксперименты были возобновлены с июля 2018 года.

В то время как дивертор уже продемонстрировал свое хорошее влияние в прошлом, значения плазмы с помощью расширенного нагрева плазмы в сочетании с очищенными стенками сосуда теперь могут быть значительно увеличены. Недавно установленное нейтральное нагревание частиц впрыскивает быстрые атомы водорода в плазму, которые переносят свою энергию на частицы плазмы через столкновения. Результатом была высокая плотность плазмы до 2 × 1020 частиц на кубический метр, что является достаточным для будущей электростанции. В то же время ионы и электроны водородной плазмы достигли впечатляющей температуры 20 миллионов градусов Цельсия.

Значения записываемых стеллараторов были получены Wendelstein 7-X для энергии, хранящейся в плазме. Благодаря сильному микроволновому нагреву энергетическое содержание плазмы в первый раз превышало один мегаджоуль, без стенки стенки сосуда. При хороших значениях плазмы была получена длительная плазма длительностью 100 секунд — также одно из лучших значений стелларатора на сегодняшний день.

Эти весьма удовлетворительные результаты привлекли большое внимание на международных конференциях этого года. Федеральный министр исследований Аня Карличек также прокомментировала результаты: «Поздравляем команду Wendelstein 7-X с новым мировым рекордом. Этот подход является правильным — таким образом были сделаны важные новые выводы для будущего использования термоядерных электростанций. Наряду с возобновляемыми источниками энергии энергия плавления может быть источником энергии будущего. Исследователи из Грайфсвальда сделали важный шаг в этом направлении с их работой. Я желаю команде успехов в дальнейшей работе ».

Successful second round of experiments with Wendelstein 7-X

Запись плазмы в Wendelstein 7-X с энергетическим содержанием более одной мегаджоуль. Фото: IPP, Vigner RCP

Окончательные эксперименты были проведены в середине октября; в то же время начался очередной раунд модернизации на Wendelstein 7-X. Чтобы иметь возможность дополнительно увеличить энергию нагрева без перегрузки стенки сосуда, текущие графитовые плитки дивертора будут заменены в течение следующих двух лет элементами с водяным охлаждением из углеродистого углеродного волокна. С помощью этого оборудования работа будет проводиться поэтапно с целью достижения плазмы, которая длится 30 минут. Тогда еще неясно, будет ли Wendelstein 7-X также выполнять свои цели оптимизации при непрерывной работе — существенное преимущество стеллараторов.

Фон

Целью исследований в области термоядерного синтеза является разработка экологически чистой и экологически чистой электростанции. Подобно Солнцу, он должен получать энергию от слияния атомных ядер. Поскольку пламя слияния воспламеняется только при температурах более 100 миллионов градусов, топливо — водородная плазма низкой плотности — не должно соприкасаться с стенками холодного сосуда. Проводящийся магнитными полями, он плавает почти бесконтактным образом внутри вакуумной камеры.

Магнитная клетка Wendelstein 7-X генерируется кольцом из 50 сверхпроводящих магнитных катушек высотой около 3,5 метров. Их конкретные формы являются результатом сложных расчетов оптимизации. Хотя Wendelstein 7-X не предназначен для генерации энергии, устройство призвано доказать, что стеллараторы подходят для использования на электростанциях. С Wendelstein 7-X намерение состоит в том, чтобы впервые добиться в стеллараторе качества ограничения, предоставляемого конкурирующими устройствами типа токамака.

По материалам phys.org