Wendelstein 7-X
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den
version , der blev gennemgået den 17. marts 2022; checks kræver
2 redigeringer .
Wendelstein 7-X (W7-X) er et forsøgsanlæg til undersøgelse af højtemperaturplasma, beliggende i byen Greifswalde i Tyskland . Dens konstruktion blev udført af Institute for Plasma Physics fra Max Planck Society fra 2005 til 2014. Formålet med anlægget er at teste den industrielle egnethed af en stellaratorfusionsreaktor , samt at forske i og forbedre tekniske komponenter og teknologier inden for kontrolleret termonuklear fusion .
Den 10. december 2015 blev testplasma opnået [1] .
Driftsprincip og baggrund
Forgængeren til Wendelstein 7-X var Wendelstein 7-AS i drift fra 1988 til 2002 .
Målet med forskningen er at generere energi til fusion af atomkerner, svarende til den reaktion, der sker i Solen. For at der kan opstå en reaktion, skal et plasma fra en blanding af brintisotoper af deuterium og tritium opvarmes til temperaturer over 100 millioner °C. Isoleringen af plasmaet, der kræves til dette, opnås ved at indeslutte plasmaet i et magnetisk felt , hvortil Lorentz-kraften bruges .
Begyndende i 1950'erne blev eksperimenter med magnetisk plasma indeslutning udført på princippet om en toroidal tokamak . I modsætning til tokamak har stjerneratoren ikke azimutsymmetri.
Formålet med Wendelstein 7-X er at udforske mulighederne for denne type reaktorer. Med 30-minutters løb vil væsentlige egenskaber blive undersøgt, og langsigtet ydeevne vil blive testet.
Navnet "Wendelstein" er et "hint" til tidligere eksperimenter: Da de første reaktorer af stjernetypen blev bygget af Princeton University under navnet Mount Matterhorn , valgte de tyske skabere af reaktoren også Mount Wendelstein i de bayerske alper som navnet .
Enhed
Hoveddetaljen i Wendelstein 7-X er en stor toroid med en ydre diameter på 11 m. I den er det roterende plasma indesluttet i et magnetfelt på en sådan måde, at det ikke rører væggene. Det magnetiske system består af 20 plane superledende magnetspoler og 50 ikke-plane varme spoler 3,5 m høje. Disse 50 buede spoler bruges til at danne magnetfeltprofilen.
Flydende helium , afkølet til en temperatur tæt på det absolutte nulpunkt , afkøler magnetspolerne.
Andre dele er en kryostat , et plasmakammer og en omleder . Kryostaten, en varmeisolerende enhed, der er nødvendig for at opretholde temperaturen af superledningsevnen af magnetiske spoler, har en diameter på 16 m.
Tekniske data
| Stor plasmaradius |
5,5 m
|
| Lille plasmaradius |
0,53 m
|
| Magnetisk induktion |
3-6 Tesla
|
| Lanceringsvarighed |
Op til 30 min. fast arbejde
|
| Plasma varmeeffekt |
14-20 megawatt
|
| Plasma volumen |
30 m³
|
| Plasma mængde |
5-30 milligram
|
| Plasma temperatur |
60-130 millioner K
|
Projektleder - prof. Thomas Klinger.
Finansiering
Den nødvendige mængde af investeringer steg med 56 % i forhold til den planlagte. Wendelstein 7-X er finansieret med 33% af EU , Tyskland med 60% og delstaten Mecklenburg-Vorpommern med 7%, det samlede budget er omkring 423 millioner euro .
I juli 2011 blev det kendt, at USA ifølge Max Planck Institute sluttede sig til projektet med en andel på 7,5 millioner dollars som en del af programmet Innovative Approaches to Fusion.
Fungerer
- Installationen blev afsluttet i maj 2014 [2] .
- I løbet af de første to driftsår var varigheden af opsendelser med høj effekt på 8-10 MW begrænset til omkring 5-10 sekunder. Herefter fulgte en produktionspause på cirka halvandet år, hvor installationen blev opgraderet til langtidsdrift. [3]
- Den første fase af driften begyndte i 2015 og sluttede efter 3 måneder. I stedet for tidligere planer om at opnå plasma ved hjælp af ti testafledere , blev det besluttet at begrænse det første plasma til fem grafitbegrænsere.
- Anden fase omfatter udvidelse af den begrænsende membran, installation af testafledere, samling og tilslutning af komponenter i kontakt med plasmaet - ifølge planerne vil fasen vare et år.
- Tredje fase med tilsluttede testafledere er planlagt til at starte i 2016.
- I april 2015 rapporterede ITER-webstedet, at stellaratorens magnetiske system allerede var blevet afkølet til driftstemperatur. Vakuumkammeret er forseglet, en af disse dage begynder dets evakuering [4] .
- Den 10. juli 2015 bestod det superledende magnetiske system sin første test. Spolerne blev først tjekket en ad gangen, derefter blev strømmen sat til hele sættet af spoler. Mærkestrømmen på 12,8 kA er nået. De opnåede data viste sig at være tæt på de beregnede [5] .
- Den 10. december 2015 blev det første stellaratorplasma opnået [1] . De første forsøg blev udført med heliumplasma holdt i 1-2 sekunder. Denne løsning skyldes, at helium lettere ioniseres (sammenlignet med brint). Fra slutningen af januar 2016 er det planlagt at starte et eksperiment med brintplasma på stellaratoren [6] .
- Den 3. februar 2016 udførte stellaratoren det første simple brinteksperiment . Forsøget bestod i at opvarme en vis mængde brint. Den symbolske startknap blev trykket på af Tysklands kansler Angela Merkel . Denne flash åbner en hel række eksperimenter med plasma indeslutning i et anlæg af stellarator-typen [7] .
- Færdiggørelse af fuldt afkølede højvarmestrømsomledere med hensyn til langtidsdrift vil tage cirka 2 år. I 2019 begynder den anden serie af tests med plasmaimpulser, der varer 30 minutter [8] .
- Den 30. november 2016 publicerede projektdeltagerne en artikel i tidsskriftet Nature Communications, hvor det blev vist, at formen på magnetfeltet var sat af projektet. [9]
- Den 11. september 2017 rapporterede ITER-webstedet, at stellaratoren virkede igen efter en 15-måneders opgradering. Opgraderingen bestod i at installere et tæppe af 8.000 grafitfliser, ni afledningssektioner og forbinde alle ti af projektets højfrekvente varmeapparater. [ti]
- Under de seneste eksperimenter i 2018, udført ved Wendelstein 7-X-reaktoren, blev der opnået højtemperaturplasma med højere densitet, plasmaindeslutningstiden blev øget, og en rekordkoncentration af fusionsreaktionsprodukter blev registreret til dato. Alt dette indikerer, at moderniseringen af designet og optimeringen af reaktorens driftstilstande har båret frugt. Og nu gennemgår Wendelstein 7-X-reaktoren endnu en opgradering og forbereder sig på nye rekorder, som den begynder at sætte i efteråret 2018 [11] .
Partnere
Se også
Noter
- ↑ 1 2 Erstes Plasma: Fusionsanlage Wendelstein 7-X i Betrieb gegangen. Arkiveret 10. december 2015 på Wayback Machine (tysk)
- ↑ Die Betriebsvorbereitungen für Wendelstein 7-X beginnen Arkiveret 22. januar 2015 på Wayback Machine (tysk)
- ↑ MPI/IPP: Wendelstein 7-X Advisory No.1 Arkiveret 2011-04-12 . / april 2008 (tysk)
- ↑ W7-X stellarator: den trinvise march mod første plasma. Arkiveret 13. april 2015 på Wayback Machine
- ↑ Wendelstein 7-X fusionsenhed et skridt nærmere første plasma Arkiveret 11. juli 2015 på Wayback Machine
- ↑ Startdatoen for den tyske fusionsreaktor er fastsat , Lenta.ru (2. december 2015). Arkiveret fra originalen den 4. december 2015. Hentet 4. december 2015.
- ↑ Tyskland har lige tændt en ny eksperimentel fusionsreaktor Arkiveret 3. februar 2016 på Wayback Machine // ITER , 03. februar 2016
- ↑ NYHEDSBREV Nr. 10/ august 2014 . Arkiveret 6. februar 2015 på Wayback Machine (tysk)
- ↑ Bekræftelse af topologien af Wendelstein 7-X magnetfelt til bedre end 1:100.000 Arkiveret 4. december 2016 på Wayback Machine
- ↑ Wendelstein stellarator Anden eksperimenteringsrunde Arkiveret 12. september 2017 på Wayback Machine
// ITER, 11. september 2017
- ↑ "Wendelstein 7-X opnår verdensrekord for fusionsprodukt" Arkiveret 30. juni 2018 på Wayback Machine Phys.org, 25. juni 2018
Links