Ahora se ha confirmado uno de los objetivos de optimización más importantes que subyacen al dispositivo de fusión Wendelstein 7-X en el Instituto Max Planck de Física del Plasma (IPP) en Greifswald. Un análisis de los científicos del IPP en la revista Naturaleza muestra:En la caja de campo magnético optimizado, las pérdidas de energía del plasma se reducen de la forma deseada. El objetivo de Wendelstein 7-X es demostrar que las desventajas de los estelaradores anteriores pueden superarse y que los dispositivos de tipo estelador son adecuados para centrales eléctricas.

El estelarizador Wendelstein 7-X optimizado, que entró en funcionamiento hace cinco años, tiene como objetivo demostrar que las plantas de fusión de tipo estelarizador son adecuadas para centrales eléctricas. El campo magnético que encierra el plasma caliente y lo mantiene alejado de las paredes del recipiente, fue planeado con gran esfuerzo teórico y computacional de tal manera que se eviten las desventajas de los primeros estelaradores. Uno de los objetivos más importantes era reducir las pérdidas de energía del plasma, que son causados ​​por la ondulación del campo magnético. Esto es responsable de que las partículas de plasma se desplacen hacia afuera y se pierdan a pesar de estar unidas a las líneas del campo magnético.

A diferencia de los dispositivos de tipo tokamak de la competencia, para lo cual esta pérdida de energía y partículas llamada "neoclásica" no es un problema importante, es una debilidad grave de los esteladores convencionales. Hace que las pérdidas aumenten tanto con el aumento de la temperatura del plasma que una planta de energía diseñada sobre esta base sería muy grande y, por lo tanto, muy costosa.

En tokamaks, por otro lado, gracias a su forma simétrica, las pérdidas debidas a la ondulación del campo magnético son pequeñas. Aquí, las pérdidas de energía están determinadas principalmente por pequeños movimientos de vórtice en el plasma, por turbulencia, que también se agrega como canal de pérdida en los esteladores. Por lo tanto, para ponerse al día con las buenas propiedades de confinamiento de los tokamaks, reducir las pérdidas neoclásicas es una tarea importante para la optimización del stellarator. Respectivamente, el campo magnético de Wendelstein 7-X fue diseñado para minimizar esas pérdidas.

En un análisis detallado de los resultados experimentales de Wendelstein 7-X, Los científicos dirigidos por el Dr. Craig Beidler de la División de Teoría Stellarator de IPP ahora han investigado si esta optimización conduce al efecto deseado. Con los dispositivos de calefacción disponibles hasta ahora, Wendelstein 7-X ya ha sido capaz de generar plasmas de alta temperatura y estableció el récord mundial de esterilizadores para el "producto de fusión" a alta temperatura. Este producto de temperatura, La densidad del plasma y el tiempo de confinamiento de energía indican qué tan cerca se llega a los valores para un plasma en combustión.

Este plasma récord se ha analizado ahora en detalle. A altas temperaturas del plasma y bajas pérdidas turbulentas, las pérdidas neoclásicas en el balance energético podrían detectarse bien aquí:representaron el 30 por ciento de la potencia de calefacción, una parte considerable del balance energético.

El efecto de la optimización neoclásica de Wendelstein 7-X ahora se muestra mediante un experimento mental:se asumió que los mismos valores y perfiles de plasma que llevaron al resultado récord en Wendelstein 7-X también se lograron en plantas con un campo magnético menos optimizado. . Luego se calcularon las pérdidas neoclásicas que se esperaban allí, con un resultado claro:serían mayores que la potencia de calentamiento de entrada, que es una imposibilidad física. "Esta espectáculos, "dice el profesor Per Helander, jefe de la División de Teoría Stellarator, "que los perfiles de plasma observados en Wendelstein 7-X solo son concebibles en campos magnéticos con bajas pérdidas neoclásicas. A la inversa, esto demuestra que la optimización del campo magnético de Wendelstein redujo con éxito las pérdidas neoclásicas ".

Sin embargo, las descargas de plasma hasta ahora han sido breves. Para probar el rendimiento del concepto Wendelstein en funcionamiento continuo, Actualmente se está instalando un revestimiento de pared refrigerado por agua. Equipado de esta manera, los investigadores irán trabajando gradualmente hasta plasmas de 30 minutos de duración. Entonces será posible comprobar si Wendelstein 7-X también puede cumplir sus objetivos de optimización en funcionamiento continuo, la principal ventaja de los estelaradores.

Fondo

El objetivo de la investigación de la fusión es desarrollar una central eléctrica respetuosa con el clima y el medio ambiente. Similar al sol es generar energía a partir de la fusión de núcleos atómicos. Debido a que el fuego de fusión solo se enciende a temperaturas superiores a los 100 millones de grados, el combustible, un plasma de hidrógeno de baja densidad, no debe entrar en contacto con las paredes frías del recipiente. Sostenido por campos magnéticos, flota casi sin contacto dentro de una cámara de vacío.

La jaula magnética de Wendelstein 7-X está creada por un anillo de 50 bobinas magnéticas superconductoras. Sus formas especiales son el resultado de sofisticados cálculos de optimización. Con su ayuda la calidad del confinamiento de plasma en un estelarizador es alcanzar el nivel de las instalaciones de tipo tokamak de la competencia.