Войти
 W7-X в 2011 году | |
| Тип устройства | Стелларатор |
|---|---|
| Местоположение | Грайфсвальд, Германия |
| Принадлежность | Институт физики плазмы им. Макса Планка |
| Технические характеристики | |
| Большой радиус | 5,5 м (18 футов) |
| Малый радиус | 0,53 м (1 фут 9 дюймов) |
| Объем плазмы | 30 m |
| Магнитное поле | 3 Тл (30 000 G) |
| Мощность нагрева | 14 MW |
| Температура плазмы | (60–130) × 10 K |
| История | |
| Год (ы) эксплуатации | 2015 - настоящее время |
| Предшественник | Вендельштейн 7-AS |
Схема системы катушек (синий) и плазменный (желтый). Линия магнитного поля выделена зеленым цветом на желтой плазменной поверхности. 
Вход в исследовательский комплекс Wendelstein 7-X в Грайфсвальде 
Сверхпроводящие линии питания присоединены к сверхпроводящим планарным катушкам 
Строительство по состоянию на май 2012 года. Видны тор, смещенный в испытательной камере, и большой мостовой кран. Обратите внимание на рабочих на масштаб. 
Широкоугольный вид внутри стелларатора W7-X (в стадии строительства), демонстрирующий нержавеющие накладки и медные опорные пластины с водяным охлаждением (которые в конечном итоге будут закрыты графитовые плитки), которые устанавливаются в качестве брони для защиты от взаимодействий плазмы и стен. Реактор Wendelstein 7-X (W7-X) представляет собой экспериментальный стелларатор, встроенный в Грайфсвальд, Германия, Институт физики плазмы (IPP), завершенный в октябре 2015 года. Его цель - продвижение стеллараторной технологии, хотя этот экспериментальный реактор не будет вырабатывать электричество, он используется для оценки основных компонентов будущей термоядерной электростанции ; он был разработан на основе предшествующего экспериментального реактора Wendelstein 7-AS.
По состоянию на 2015 год реактор Wendelstein 7-X является самым большим стеллараторным устройством. Ожидается, что в 2021 году будет достигнута продолжительность непрерывного плазменного разряда продолжительностью до 30 минут, что продемонстрирует важную особенность будущей термоядерной электростанции: непрерывную работу.
Название проекта, относящееся к горе Вендельштайн в Баварии, было принято в конце 1950-х годов со ссылкой на предыдущий проект Принстонского университета под name Project Matterhorn.
Исследовательский центр является независимым партнерским проектом с Университетом Грайфсвальда.
Устройство Wendelstein 7-X основано на пятиполевой конфигурации Helias. В основном это тороид, состоящий из 50 неплоских и 20 планарных сверхпроводящих магнитных катушек высотой 3,5 м, которые индуцируют магнитное поле, предотвращающее столкновение плазмы со стенками реактора. 50 неплоских катушек используются для регулировки магнитного поля. Он нацелен на плотность плазмы, равную 3 × 10 частиц на кубический метр, и температуру плазмы, равную 60–130 мегакельвин (МК).
Основными компонентами являются магнитные катушки, криостат, плазменный сосуд, дивертор и системы нагрева.
Катушки (NbTi из алюминия) расположены вокруг теплоизоляционной оболочки диаметром 16 метров, называемой криостатом. Охлаждающее устройство производит достаточно жидкого гелия для охлаждения магнитов и их корпуса (около 425 метрических тонн «холодной массы») до температуры сверхпроводимости (4 К). Катушки будут пропускать ток 12,8 кА и создавать поле до 3 тесла.
Плазменный сосуд, состоящий из 20 частей, находится внутри и настроен на сложную форму магнитного поля. Он имеет 254 порта (отверстия) для нагрева плазмы и диагностики наблюдения. Вся установка состоит из пяти почти идентичных модулей, которые были собраны в экспериментальном зале.
Система обогрева включает 10 мегаватт микроволн для электронно-циклотронного резонанса нагрева (ECRH), который может работают непрерывно и могут выдавать 80 МДж в фазе эксплуатации 1.2. Для рабочего этапа 2 (OP-2), после завершения полной брони / водяного охлаждения, также будет доступно до 8 мегаватт инжекции нейтрального луча в течение 10 секунд. Система ионного циклотронного резонанса нагрева (ICRH) станет доступной для физических операций в OP1.2.
Система датчиков и зондов на основе множества дополнительных Технологии будут измерять ключевые свойства плазмы, включая профили электронной плотности и температуры электронов и ионов, а также профили важных плазменных примесей и радиального электрического поля, возникающего в результате переноса электронов и ионных частиц.
Немецкие соглашения о финансировании проекта были согласованы в 1994 году, когда в северо-восточном углу недавно интегрированной Восточной Германии был основан Грайфсвальдский филиал Института IPP. Его новое здание было завершено в 2000 году. Первоначально предполагалось, что строительство стелларатора будет завершено в 2006 году. Сборка началась в апреле 2005 года. На устранение проблем с катушками ушло около 3 лет. График сдвинулся на конец 2015 года.
Американский консорциум, состоящий из трех лабораторий (Принстон, Ок-Ридж и Лос-Аламос), стал партнером проекта, заплатив 6,8 млн евро из конечной общей стоимости 1,06 млрд евро. В 2012 году Принстонский университет и Общество Макса Планка объявили о создании нового совместного исследовательского центра по физике плазмы, который будет включать исследования по W7-X.
Завершение этапа строительства, на которое потребовалось более 1 миллиона часов сборки, было официально отмечено церемонией открытия 20 мая 2014 года. После периода проверки на герметичность судна, начавшегося летом 2014 года, криостат был откачан, и испытания магнита были завершены в июле 2015 года.
Операционная фаза 1 (OP1.1) началась 10 декабря 2015 года. В этот день реактор успешно произвел гелиевую плазму (с температуры около 1 мк) в течение около 0,1 с. Для этого начального испытания с вводом около 1 мг газа гелия в вакуумированный плазменный сосуд, был применен микроволновый нагрев для короткого импульса мощностью 1,3 МВт.
Целью OP 1.1 было проведение как можно быстрее провести комплексное тестирование наиболее важных систем и получить первый опыт работы с физикой машины.
В декабре и январе было выполнено более 300 разрядов с гелием, при постепенном повышении температуры, достигшей наконец шести миллионов градусов. Цельсия для очистки стенок вакуумного сосуда и тестирования систем диагностики плазмы. Затем, 3 февраля 2016 года, производство первой водородной плазмы инициировало научную программу. Наиболее высокотемпературная плазма создавалась импульсами микроволнового нагревателя мощностью 4 мегаватта длительностью 1 секунда; температура электронов в плазме достигала 100 МК, а ионная - 10 МК. Перед остановом было проведено более 2000 импульсов.
Такие испытания планировалось продолжить примерно в течение месяца с последующим плановым остановом для открытия вакуумного резервуара и облицовки его защитной углеродной плиткой и установки "дивертора" «для удаления примесей и тепла из плазмы. Научная программа продолжалась, постепенно увеличивая мощность и продолжительность разряда. Специальная топология магнитного поля была подтверждена в 2016 году.
Операционная фаза 1 (OP1.1) завершилась 10 марта 2016 года, и начался этап модернизации.
Продолжена эксплуатационная фаза 1 (OP1.2) в 2017 году для испытания (неохлаждаемого) дивертора.
Wendelstein 7-X во время OP1.2b Операционная фаза 2 (OP2) запланирована на конец 2021 года для испытания охлаждаемого дивертора. Из-за COVID-19 обновление было несколько замедлено / отложено, ожидается, что эксперименты с плазмой возобновятся не ранее 2022 года.
В июне 2018 года будет достигнута рекордная температура ионов около 40 миллионов градусов., плотность 0,8 × 10 частиц / м и время удержания 0,2 секунды дали рекордный продукт плавления 6 × 10 градус-секунд на кубический метр.
Во время последних экспериментов 2018 года плотность достигла 2 × 10 частиц / м при температуре 20 миллионов градусов. При хороших плазменных характеристиках была получена долговечная плазма с длительным временем разряда до 100 секунд. Энергосодержание превысило 1 мегаджоуль.
| Дата | Событие |
|---|---|
| 1980 | Начато планирование |
| 1994 | Проект начат |
| 2005 | Сборка началась |
| 2014 | Открытие |
| Декабрь 2015 | Начало рабочего этапа OP1.1 |
| 2015 | Успешный гелий плазменный тест при 1 МК в течение ~ 0,1 с |
| 2016 | Водородная плазма при 80 МК в течение 0,25 с |
| март 2016 | Конец OP1.1, начало фазы модернизации |
| июнь 2017 | Начало рабочего этапа OP1.2 |
| июнь 2018 | Fusion тройной продукт из 6 × 10 градус-секунд / м |
| NET 2022 (планируется) | OP2 (стабильная работа?) |
Финансовая поддержка проекта составляет около 80% из Германии и примерно 20% из Европейского Союза. 90% финансирования в Германии поступает от федерального правительства и 10% от правительства земли Мекленбург-Передняя Померания. Общие инвестиции в сам стелларатор за 1997–2014 гг. Составили 370 миллионов евро, в то время как общие затраты на площадку IPP в Грайфсвальде, включая инвестиции плюс эксплуатационные расходы (персонал и материальные ресурсы), составили 1,06 миллиарда евро для тот 18-летний период. Это превысило первоначальную бюджетную смету, главным образом потому, что начальная фаза разработки была более длительной, чем ожидалось, что удвоило расходы на персонал.
В июле 2011 года президент Общества Макса Планка, Питер Грусс объявил, что Соединенные Штаты внесут 7,5 миллиона долларов в программу «Инновационные подходы к термоядерному синтезу» Министерства энергетики США.
Портал Германии 
Портал ядерных технологий 
Энергетический портал 
Научный портал  | Викискладе есть материалы, связанные с Wendelstein 7-X. |
Координаты : 54 ° 04'23 "N 13 ° 25'26" E / 54,073 ° N 13,424 ° E / 54,073; 13.424
