Wendelstein 7-X,2021 年 11 月。
世界上最大、最强大的仿星器,被称为 Wendelstein 7-X,将从今天起在格赖夫斯瓦尔德的马克斯普朗克等离子体物理研究所 (IPP) 恢复实验运行。
2023 年 2 月,该仿星器曾因运行时间长达 8 分钟、输出功率达 1.3 千兆焦耳而登上头条新闻。
实验结束后,文德尔斯坦 7-X 已按计划关闭并进行了维护。根据 IPP 的新闻稿,仿星器还增加了几个新模块。
新的实验阶段 OP2.2 将于今日开始。Wendelstein 7-X 的一些改进包括增加了更新的控制和数据采集系统,以及更多的等离子体诊断机制。
研究团队致力于提高现有系统的可用性和可靠性,并为了同一目的进行了系统的故障模式分析。
仿星器和核聚变
仿星器概念是由普林斯顿大学的莱曼·斯皮策于 1951 年发明的。
在追求安全、清洁和可再生能源的过程中,仿星器已成为科学家认为可以实现商业规模聚变能的技术之一。
仿星器是一种利用磁场将等离子体限制在环形结构中的机器。美国能源部称,这些磁场使科学家能够控制等离子体粒子并为聚变创造合适的条件。
与托卡马克相比,仿星器的主要优势包括:需要注入的能量更少,就能维持等离子体;设计灵活性更高;可以简化等离子体控制的某些方面。
Wendelstein 7-X 是世界上最大的仿星器型聚变装置。其目标是确定仿星器是否可用于商业规模生产能源。
文德尔斯坦 7-X 的主体组装于 2014 年完成,第一束等离子体于 2015 年 12 月 10 日产生。
2023 年 2 月 15 日,研究人员使用 Wendelstein 7-X实现了1.3 千兆焦耳的能量周转率。这比转换前达到的最佳值(75 兆焦耳)高出 17 倍。
能量周转率达到 1.3 千兆焦耳,平均加热功率为 2.7 兆瓦,放电持续时间为 480 秒。这也是 Wendelstein 7-X 的新纪录,也是全球最佳纪录之一。
Wendelstein 7-X 的升级用于新的实验阶段
该设备的两个最显著的改进是增加了一个加热元件(回旋管),它可以通过微波向等离子体中产生超过 1 兆瓦的功率。
接下来是增加一个新的稳态颗粒喷射器。
新闻稿称:“它用于确保向等离子体中供应氢粒子,这是实现核聚变发电厂的重要一步。颗粒喷射器产生长棒状的冷冻氢,每隔几分之一秒定期从中切出小颗粒,然后像吹管一样在高压下将它们射入等离子体。”
实验的目的是逐步提高产生的等离子体的性能参数。
IPP 主任托马斯·克林格教授表示: “我们正在逐步提高加热功率。 一方面,我们的目标是仔细测试 W7-X 碳壁上的热负荷极限。另一方面,我们想了解等离子体中湍流控制的传输过程以及热量和粒子的排放。”
W7-X 团队的目标并不是创下等离子体持续时间的新纪录,而是提高能量吞吐量。
“我们的目标是在高等离子体温度下实现长脉冲。这就是我们现在正在研究的。”克林格补充道。
实验阶段 OP2.2 将从 2024 年 9 月持续到 12 月,随后是 OP2.3,从 2025 年 2 月持续到 5 月。随后将进行定期维护暂停,并于 2026 年 8 月至 12 月在 OP2.4 下恢复实验,随后于 2027 年 2 月至 5 月在 OP2.5 下恢复实验。
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