Fra Tyskland kommer et nyt twist til fusionsforskning

I løbet af det sidste år blev idriftsættelse og første drift af et nyt stort plasma-eksperiment, Wendelstein 7-X (W7-X) i Greifswald, Tyskland. Designet, konstrueret, og drives af Max-Planck Institute for Plasma Physics (IPP) med et internationalt team af samarbejdspartnere, enheden er imponerende. Men, det verdensomspændende fusionsforskningssamfund, som har til formål at udvikle en miljømæssigt godartet og rigelig energikilde, finder W7-Xs indledende plasmaresultater endnu mere imponerende.

Arbejdet med W7-X begyndte på IPP i 80'erne med mange års designoptimering, der avancerede forståelsen af ​​magnetisk indeslutning. Opførelsen af ​​forsøget begyndte i 2005. Det bruger 70 store superledende magneter, afkølet kryogent for at undgå elektrisk modstand, at generere et volumen på 30 kubikmeter, der indeholder og isolerer plasmapartikler.

Ved de høje temperaturer, der er nødvendige for fusion, gas er ioniseret, hvilket betyder, at elektrisk neutrale atomer dissocierer i ladede elektroner og kerner - et plasma. Disse elektrisk ladede partikler kan styres af et magnetfelt med tilstrækkelig styrke, derfor brug af magneter.

Blandt plasmaindeslutningsforsøg, magnetfeltet i W7-X er specielt. Konfigurationen har et unikt twist, formet af de superledende spoler, der optimerer plasmaindeslutning på de individuelle partikler og makroskopiske skalaer (figur 1). Som et "stellarator" -system, det undgår også netto elektrisk strøm, der løber gennem plasmaet af tokamak -systemer, som er enklere at designe og bygge, men tilbøjelige til dynamiske begivenheder, der frigiver plasma. Det specielle design af W7-X spolerne, sammen med en magnetisk styrke, der kan nærme sig 100, 000 gange jordens magnetfelt på overfladen, og det førnævnte volumen, sætter W7-X i en klasse for sig selv.

I erkendelse af betydningen af ​​W7-X-forskning, American Physical Society Division of Plasma Physics inviterede Dr. Thomas Sunn Pedersen, Direktør for Stellarator Edge og Divertor Physics hos IPP, at holde en plenumspræsentation på sit 58. årlige møde i San Jose, 31. oktober-nov. 4. Han vil opsummere de første resultater og formidle spændingen ved at få Tysklands forbundskansler Angela Merkel til at starte det første fuldt operationelle plasmaforsøg tidligere på året.

Fusionsforskningssamfundet har store forventninger til W7-X under fremtidige operationer. Dens maksimale magnetfeltstyrke er noget mindre end for den superledende Large Helical Device (LHD) på National Institute for Fusion Science i Japan, men sidstnævnte drager ikke fordel af W7-X-optimeringsstrategien. Helically Symmetric eXperiment (HSX) ved University of Wisconsin-Madison bruger optimering svarende til W7-X, men dens lille størrelse udelukker de fusionsrelevante 20, 000, 000 grader Kelvin ion-temperaturer, der allerede er opnået i W7-X.