Wendelstein 7-X saavutab termotuumasünteesi toote maailma rekordi

Wendelstein 7-X – from concept to reality (Juuli 2019).

Anonim

Varasemates katsetingimustes saavutas Wendelsteini 7-X plasma kõrgemad temperatuurid ja tihedused, termotuumasünteesi produktsiooni pikemad impulsid ja stellaratore maailmaruum. Lisaks saadi esimene kinnitus Wendelsteini 7-X optimeerimise kontseptsiooni kohta. Wendelsteini 7-X Max Plancki Plasma Physics Instituudis (IPP) Greifswaldis, maailma suurimas stellarat tüüpi tüüpi fusioonseadmes, uurib selle kontseptsiooni sobivust elektrijaamades kasutamiseks.

Erinevalt esimesest eksperimenteerimisetapist 2015/16 on Wendelsteini 7-X plasmamudelil alates eelmise aasta septembrist sisustuskate. Laeva seinad on nüüd kaetud grafiidplaatidega, võimaldades seega kõrgemat temperatuuri ja pikemat plasmaheidet. Niinimetatud divertoriga on võimalik ka kontrollida plasma puhtust ja tihedust: divertorplaadid järgivad plasmavarre seina poolest kümnest laiasribast koosnevat plasmamäära keerutatud kontuurid. Sel moel kaitsevad nad eelkõige seinapiirkondi, mille külge plasmapiiri servast väljuvad osakesed löövad kokku. Lisandite kõrval neutraliseeritakse ja pumbatakse lõhkuvad osakesed.

"Esimene kogemus uute seinaelementidega on väga positiivne, " räägib professor Dr. Thomas Sunn Pedersen. Kuigi esimese kampaania lõpuks saavutati kuue sekundi pikkuste impulsi pikkused, valmistati nüüd 26 sekundi pikkuseid plasmiidid. Plasma võib sattuda kuni 75 megavõulist kütteenergiasse, mis on 18 korda suurem kui esimesel operatsiooniperioodil ilma divertorita. Samuti võib suurendada küttevõimsust, mis on eelduseks kõrgele plasmakontsentratsioonile.

Sel viisil saavutati termotuumasünteesi toote rekordiline väärtus. See ioontemperatuuri, plasmakontsentratsiooni ja energia piiramise aeg näitab, kui lähedale jõuab reaktori väärtused, mis on vajalikud plasma süttimiseks. Iondatemperatuuril umbes 40 miljonit kraadi ja tihedusega 0, 8 x 10 20 osakest kuupmeetri kohta. Wendelsteini 7-X on saavutanud termotuumasünteesi, mis annab hea stabiilse rekordi 6 x 10 26 kraadi sekundis kuupmeetri kohta. "See on selle suurusega seadme jaoks suurepärane väärtus, mis saavutatakse ka realistlikes tingimustes, st plasma ioonide kõrgel temperatuuril, " ütleb professor Sunn Pedersen. Magnetilise piiratud plasmate soojusisolatsiooni kvaliteedi näitaja saavutati energia sulgemise aeg, mis näitab 200 millisekundit, et arvutuslik optimeerimine, millele Wendelsteini 7-X põhineb, võib töötada: "See muudab meid optimistlikuks meie edasine töö. "

Asjaolu, et optimeerimine hakkab toimima mitte ainult soojusisolatsiooni osas, on tunnistuseks ka nüüdseks lõpetatud eksperimentaalsete andmete hindamisest alates esimesest eksperimenteerimisetapist 2015. aasta detsembrist 2016. aasta märtsini, millest loodusfüüsika on just äsja teatatud. See näitab, et ka alglaadimisvool käitub ootuspäraselt. See elektrivool on indutseeritud plasmast tingitud rõhuerinevusega ja võib moonutada kohandatud magnetvälja. Seejärel ei kahjusta kaugjuhtimispuldi paremale alale osakesed, mis asuvad plasmast. Seetõttu tuleks stellaraatorite käivitatavat voolu hoida nii madalal kui võimalik. Analüüs on nüüd kinnitanud, et see on optimeeritud valdkonnas geomeetrias tegelikult saavutatud. "Niisiis, juba esimese katsefaasi ajal saab optimeerimise olulisi aspekte kontrollida, " väidab esimene autor Dr. Andreas Dinklage. "Täpsemad ja süstemaatilised hindamised tulenevad täiendavatest eksperimentidest, kus on palju kõrgem küttevõimsus ja suurem rõhk plasmas."

Alates 2017. aasta lõpust on Wendelsteini 7-X täiendavalt laiendatud: need hõlmavad uusi mõõteseadmeid ja küttesüsteeme. Plasmakatseid tuleb juulis jätkata. Suur pikendus on planeeritud alates 2018. aasta sügisest: praeguse diverteri praegused grafiidist plaadid tuleb asendada süsinik-tugevdatud süsinikusisaldusega komponentidega, mis on veel veega jahutatud. Neil on võimalik teha kuni 30-minutist mahavoolu, mille käigus saab kontrollida, kas Wendelstein 7-X sobib pidevalt ka optimeerimisega.

Taust

Termotuumasünteesiuuringute eesmärk on arendada kliima ja keskkonna jaoks soodsat elektrijaama. Nagu päike, on tuumaenergia saamine tuumade tuumasünteesist. Kuna termotuumasüntees vajab süttimist üle 100 miljoni kraadi, siis kütus, nimelt madala tihedusega vesiniku plasma, ei tohiks kokku puutuda külmavee seintega. Magnetväljadega piiratud, on see vaakumkambris peatatud peaaegu kontaktiga.

Wendelsteini 7-X magnetkaamerat toodab umbes 3, 5 meetri kõrgune 50 ülijuhtivat magnetümbrist. Nende spetsiifilised kujundid on optimaalsete arvutuste tulemus. Kuigi Wendelsteini 7-X ei tooda energiat, loodab ta tõestada, et stellaraatorid sobivad kasutamiseks elektrijaamades.

Selle eesmärk on esmakordselt stellaratoris saavutada tokamaki tüüpi konkureerivate seadmete pakutav kinnipidamiskvaliteet. Eriti on seade näidata stellaraatorite olulist eelist, nimelt. nende suutlikkus töötada pidevas režiimis.

menu
menu