Wendelstein 7-X
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de
versiunea revizuită la 17 martie 2022; verificările necesită
2 modificări .
Wendelstein 7-X (W7-X) este o instalație experimentală pentru studiul plasmei de înaltă temperatură, situată în orașul Greifswalde din Germania . Construcția sa a fost realizată de Institutul pentru Fizica Plasmei al Societății Max Planck din 2005 până în 2014. Scopul instalației este de a testa adecvarea industrială a unui reactor de fuziune stellarator , precum și de a cerceta și îmbunătăți componentele tehnice și tehnologiile în domeniul fuziunii termonucleare controlate .
Pe 10 decembrie 2015 a fost obținută plasmă de test [1] .
Principiul de funcționare și fundal
Predecesorul Wendelstein 7-X a fost Wendelstein 7-AS în funcțiune din 1988 până în 2002 .
Scopul cercetării este de a genera energie pentru fuziunea nucleelor atomice, similară cu reacția care are loc la Soare. Pentru ca o reacție să aibă loc, o plasmă dintr-un amestec de izotopi de hidrogen de deuteriu și tritiu trebuie încălzită la temperaturi de peste 100 milioane °C. Izolarea plasmei necesară pentru aceasta se realizează prin închiderea plasmei într-un câmp magnetic , pentru care se foloseşte forţa Lorentz .
Începând cu anii 1950, experimentele de izolare a plasmei magnetice au fost efectuate pe principiul unui tokamak toroidal . Spre deosebire de tokamak, stellaratorul nu are simetrie azimutală.
Scopul lui Wendelstein 7-X este de a explora posibilitățile acestui tip de reactor. Cu alergări de 30 de minute, proprietățile esențiale vor fi investigate și performanța pe termen lung va fi testată.
Numele „Wendelstein” este un „indiciu” pentru experimentele anterioare: de când primele reactoare de tip stellarator au fost construite de Universitatea Princeton sub numele de Muntele Matterhorn , creatorii germani ai reactorului au ales și Muntele Wendelstein din Alpii Bavarezi . ca nume .
Dispozitiv
Detaliul principal al lui Wendelstein 7-X este un toroid mare cu un diametru exterior de 11 m. În el, plasma rotativă este închisă într-un câmp magnetic, astfel încât să nu atingă pereții. Sistemul magnetic este format din 20 de bobine magnetice supraconductoare plane și 50 de bobine calde neplanare cu înălțimea de 3,5 m. Aceste 50 de bobine curbate sunt folosite pentru a forma profilul câmpului magnetic.
Heliul lichid , răcit la o temperatură apropiată de zero absolut , răcește bobinele magnetice.
Alte părți sunt un criostat , o cameră cu plasmă și un deviator . Criostatul, un dispozitiv termoizolant necesar pentru menținerea temperaturii supraconductivității bobinelor magnetice, are un diametru de 16 m.
Date tehnice
| Raza mare a plasmei |
5,5 m
|
| Raza mică a plasmei |
0,53 m
|
| Inductie magnetica |
3-6 Tesla
|
| Durata lansării |
Până la 30 min. loc de munca permanent
|
| Puterea de incalzire cu plasma |
14—20 megawați
|
| Volumul plasmatic |
30 m³
|
| Cantitatea de plasma |
5-30 miligrame
|
| Temperatura plasma |
60-130 milioane K
|
Lider de proiect - prof. Thomas Klinger.
Finanțare
Suma necesară de investiții a crescut cu 56% față de cea planificată. Wendelstein 7-X este finanțat cu 33% de Uniunea Europeană, Germania cu 60% și statul Mecklenburg-Vorpommern cu 7%, bugetul total fiind de aproximativ 423 de milioane de euro .
În iulie 2011, a devenit cunoscut faptul că, potrivit Institutului Max Planck, Statele Unite s-au alăturat proiectului cu o cotă de 7,5 milioane de dolari, ca parte a programului Innovative Approaches to Fusion.
Funcționare
- Instalarea a fost finalizată în mai 2014 [2] .
- În primii doi ani de funcționare, durata lansărilor la putere mare de 8-10 MW a fost limitată la aproximativ 5-10 secunde. Aceasta a fost urmată de o pauză de producție de aproximativ un an și jumătate, timp în care instalația a fost modernizată pentru funcționare pe termen lung. [3]
- Prima fază de funcționare a început în 2015 și s-a încheiat după 3 luni. În loc de planurile anterioare de a obține plasmă folosind zece deviatoare de testare , sa decis să se limiteze prima plasmă la cinci limitatoare de grafit.
- A doua fază include extinderea diafragmei de limitare, instalarea deviatoarelor de test, asamblarea și conectarea componentelor în contact cu plasma - conform planurilor, faza va dura un an.
- A treia fază cu deviatoarele de testare conectate este planificată să înceapă în 2016.
- În aprilie 2015, site-ul web ITER a raportat că sistemul magnetic al stellaratorului a fost deja răcit la temperatura de funcționare. Camera de vid este sigilată, într-una din aceste zile va începe evacuarea acesteia [4] .
- Pe 10 iulie 2015, sistemul magnetic supraconductor a trecut primul său test. Bobinele au fost verificate mai întâi pe rând, apoi puterea a fost aplicată întregului set de bobine. S-a atins curentul nominal de 12,8 kA. Datele obţinute s-au dovedit a fi apropiate de cele calculate [5] .
- Pe 10 decembrie 2015 a fost obținută prima plasmă stellarator [1] . Primele experimente au fost efectuate cu plasmă de heliu ținută timp de 1-2 secunde. Această soluție se datorează faptului că heliul este mai ușor ionizat (comparativ cu hidrogenul). Începând de la sfârșitul lunii ianuarie 2016, este planificată începerea unui experiment cu plasmă de hidrogen pe stellarator [6] .
- Pe 3 februarie 2016, stellaratorul a efectuat primul experiment simplu cu hidrogen . Experimentul a constat în încălzirea unei anumite cantități de hidrogen. Butonul simbolic de start a fost apăsat de cancelarul german Angela Merkel . Acest fulger deschide o serie întreagă de experimente privind confinarea plasmei într-o instalație de tip stellarator [7] .
- Finalizarea deviatoarelor de debit mare de căldură complet răcite în termeni de funcționare pe termen lung va dura aproximativ 2 ani. În 2019 va începe a doua serie de teste cu pulsuri de plasmă cu durata de 30 de minute [8] .
- Pe 30 noiembrie 2016, participanții la proiect au publicat un articol în revista Nature Communications, în care s-a arătat că forma câmpului magnetic a fost stabilită de proiect. [9]
- Pe 11 septembrie 2017, site-ul web ITER a raportat că stellarator funcționează din nou după o actualizare de 15 luni. Modernizarea a constat în instalarea unei pături de 8.000 de plăci de grafit, nouă secțiuni de deviere și conectarea tuturor celor zece încălzitoare de înaltă frecvență ale proiectului. [zece]
- În timpul celor mai recente experimente din 2018, desfășurate la reactorul Wendelstein 7-X, s-a obținut plasmă la temperatură înaltă de densitate mai mare, timpul de izolare a plasmei a fost mărit și s-a înregistrat până în prezent o concentrație record de produse de reacție de fuziune. Toate acestea indică faptul că modernizarea proiectării și optimizarea modurilor de funcționare ale reactorului au dat roade. Iar acum reactorul Wendelstein 7-X trece printr-o nouă modernizare, pregătindu-se pentru noi recorduri, pe care va începe să le stabilească în toamna lui 2018 [11] .
Parteneri
Vezi și
Note
- ↑ 1 2 Erstes Plasma: Fusionsanlage Wendelstein 7-X în Betrieb gegangen. Arhivat 10 decembrie 2015 la Wayback Machine (germană)
- ↑ Die Betriebsvorbereitungen für Wendelstein 7-X beginnen Arhivat 22 ianuarie 2015 la Wayback Machine (germană)
- ↑ MPI/IPP: Wendelstein 7-X Advisory No.1 Arhivat 2011-04-12 . / aprilie 2008 (germană)
- ↑ W7-X stellarator: marșul pas cu pas către prima plasmă. Arhivat pe 13 aprilie 2015 la Wayback Machine
- ↑ Dispozitivul de fuziune Wendelstein 7-X cu un pas mai aproape de prima plasmă Arhivat 11 iulie 2015 la Wayback Machine
- ↑ A fost stabilită data de lansare a reactorului de fuziune german , Lenta.ru (2 decembrie 2015). Arhivat din original pe 4 decembrie 2015. Preluat la 4 decembrie 2015.
- ↑ Germania tocmai a pornit un nou reactor experimental de fuziune Arhivat 3 februarie 2016 la Wayback Machine // ITER , 03 februarie 2016
- ↑ NEWSLETTER Nr. 10/ august 2014 . Arhivat pe 6 februarie 2015 la Wayback Machine (germană)
- ↑ Confirmarea topologiei câmpului magnetic Wendelstein 7-X la o valoare mai bună de 1:100.000 Arhivat 4 decembrie 2016 la Wayback Machine
- ↑ Wendelstein stellarator A doua rundă de experimentare Arhivată 12 septembrie 2017 la Wayback Machine
// ITER, 11 septembrie 2017
- ^ „ Wendelstein 7-X atinge recordul mondial pentru produs de fuziune” Arhivat 30 iunie 2018 pe Wayback Machine Phys.org, 25 iunie 2018
Link -uri