Los experimentos con plasma en el dispositivo de fusión Wendelstein 7-X en el Instituto Max Planck de Física del Plasma (IPP) en Greifswald, Alemania, se reanudaron después de una pausa de conversión de 15 meses. La extensión ha hecho que el dispositivo sea apto para una mayor potencia de calentamiento y pulsos más largos. Esto ahora permite probar el concepto optimizado de Wendelstein 7-X. Wendelstein 7-X, el dispositivo de fusión más grande del mundo del tipo stellarator, es investigar su idoneidad para una central eléctrica.

Además de nuevas instalaciones de calefacción y medición, más de 8, 000 revestimientos de grafito y diez módulos desviadores se han instalado en el recipiente de plasma desde marzo del año pasado, es decir, el final programado de la primera fase de experimentación. Este revestimiento es para proteger las paredes del recipiente y permitir temperaturas más altas y descargas de plasma que duran 10 segundos en los próximos experimentos.

Aquí ejercen una función especial las diez secciones del desviador:como tiras anchas en la pared del vaso de plasma, las placas de desvío se ajustan exactamente al contorno de torsión del borde de plasma. De este modo protegen especialmente aquellas zonas de la pared a las que se dirigen específicamente las partículas que escapan del borde del anillo de plasma. Junto con las impurezas no deseadas, las partículas que chocan se neutralizan y se bombean. Por tanto, el desviador es una herramienta importante para regular la pureza y densidad del plasma.

El predecesor más pequeño, el estelador Wendelstein 7-AS en IPP en Garching, ya había dado resultados alentadores en las pruebas de desviadores. Pero no hasta el sucesor mucho más grande, Wendelstein 7-X en Greifswald, ¿Las condiciones geométricas llegaron al tamaño de la planta de energía? particularmente la relación entre el área del desviador y el volumen de plasma. "Por lo tanto, estamos muy emocionados de poder, por primera vez, investigar si el concepto de desviador de un stellarator optimizado realmente puede funcionar correctamente", dice el profesor jefe del proyecto Thomas Klinger. Estas pruebas desempeñarán un papel importante:muchas investigaciones detalladas comprobarán cuidadosamente cómo guiar el plasma y qué estructuras de campo magnético y métodos de calentamiento y reposición son más exitosos.

Los instrumentos de medición recién incorporados también permitirán la observación de la turbulencia en el plasma por primera vez:los pequeños remolinos que conllevan influyen en el éxito del confinamiento magnético y el aislamiento térmico del plasma caliente, estos son parámetros importantes para una futura planta de energía, porque determinan el tamaño de la planta y por tanto su mérito económico. "Podremos comprobar por primera vez si las predicciones teóricas prometedoras para un estelarizador completamente optimizado son correctas. En comparación con dispositivos anteriores, Se espera que Wendelstein 7-X produzca bastante nuevo, posiblemente incluso mejor, condiciones ", dice Thomas Klinger.

Como los diez transmisores de microondas para el calentamiento del plasma por microondas están listos para su uso, esto permitirá un mayor rendimiento energético y plasmas de mayor densidad. Ahora será posible aumentar la energía a 80 megajulios una vez que se hayan abordado y probado todas las versiones del calentamiento por microondas. en comparación con 4 megajulios en 2016. La densidad de plasma bastante baja hasta ahora se puede más que duplicar para alcanzar valores que satisfagan los requisitos de las centrales eléctricas.

Esto tiene consecuencias importantes:en primer lugar, la densidad del plasma debe ser suficiente para permitir que los electrones y los iones intercambien energía de forma eficaz. Previamente, el calentamiento por microondas solo había podido calentar esencialmente solo los electrones. En lugar de electrones calientes con 100 millones de grados e iones fríos con 10 millones de grados, como hasta ahora, los electrones e iones del nuevo plasma tendrán temperaturas casi iguales de hasta 70 millones de grados. Esto también debería mejorar el aislamiento térmico del plasma. Mientras que hasta ahora era un promedio superior en relación con el tamaño del dispositivo, el efecto de optimizar Wendelstein 7-X ahora debería hacerse visible:"Se está poniendo muy emocionante", afirma Thomas Klinger.

Fondo

El objetivo de la investigación de la fusión es desarrollar una central eléctrica favorable al clima y al medio ambiente. Como el sol, es derivar energía de la fusión de núcleos atómicos. Como el fuego de fusión no se enciende hasta que se alcanzan temperaturas superiores a los 100 millones de grados, el combustible, verbigracia. un plasma de hidrógeno de baja densidad, no debe entrar en contacto con las paredes frías del recipiente. Confinado por campos magnéticos, levita dentro de una cámara de vacío sin apenas contacto.

La jaula magnética de Wendelstein 7-X está formada por un anillo de 50 bobinas magnéticas superconductoras de unos 3,5 metros de altura. Sus formas especiales son el resultado de sofisticados cálculos de optimización. Aunque Wendelstein 7-X no está destinado a producir energía, el dispositivo debe demostrar que los estelaradores son adecuados para centrales eléctricas. Por primera vez, la calidad del confinamiento de plasma en un estelarizador es alcanzar el nivel de los dispositivos competidores del tipo tokamak.

Para este propósito, se están planificando nuevas etapas de modificación. Por ejemplo, Las placas de grafito del desviador serán reemplazadas en unos años por elementos de carbono reforzados con fibra de carbono que además se refrigeran con agua. Esto permitirá descargas de hasta 30 minutos en las que se puede probar si Wendelstein 7-X logrará sus objetivos de optimización a largo plazo:de esta manera, el dispositivo debe demostrar la ventaja esencial de los estelaradores, verbigracia. su capacidad de funcionamiento continuo.