Forscher konnten die Leistung des Stellarators W7-X steigern und Temperaturen erreichen, die doppelt so hoch sind wie die des Sonnenkerns.
Forscher konnten die Plasmaeinschlussvorrichtung so aufrüsten, dass sie nun zum Bau von Fusionskraftwerken verwendet werden kann
Stellaratoren, die erstmals in den 1950er Jahren gebaut wurden, können in einem stabilen Zustand mit geringem Risiko von Plasmaausfällen betrieben werden, die bei Tokamaks auftreten - Torroidal-Fusionsreaktoren. Ihre Komplexität ermöglichte jedoch keine gute Plasmaretention. Nun haben Physiker entschieden, das Design der W7-X zu optimieren, die 2015 ihr erstes Plasma erzeugte. Das Hauptziel der Modernisierung war die Schaffung eines echten thermonuklearen Versuchsreaktors auf der Basis des Stellarators.
Zur Modernisierung untersuchten Physiker mit dem XICS-Diagnosetool den Prozess des „neoklassischen Transports“, aufgrund dessen die Wärmeverluste in klassischen Stellaratoren immer höher waren als in Tokamaks. Der Grund für diese Übertragung sind häufige Kollisionen, die erhitzte Teilchen aus ihrer Umlaufbahn stoßen, wenn sie um die sie begrenzenden Magnetfeldlinien kreisen. Der Transport wird durch Drifts in Teilchenbahnen unterstützt.
Die Analyse der Forscher zeigte, wie das Gerät geändert werden muss, um den neoklassischen Transport zu reduzieren. Die Forscher führten ein Gedankenexperiment durch, um die Rolle zu testen, die die Optimierung bei der Leistung des Stellarators spielt. Das Experiment zeigte, dass in einem nicht optimierten Stellarator ein großer neoklassischer Transport es unmöglich machen würde, hohe Temperaturen zu erzeugen. Nach der Aufrüstung des realen Geräts konnten die Physiker das Plasma jedoch auf Rekordniveau erhitzen.
W7-X wird 2022 nach einer dreijährigen Aufrüstung wiedereröffnet, die ein Wasserkühlungssystem umfasste, das Fusionsexperimente verlängern und die Wärmeableitung verbessern wird. Diese Aktualisierungen werden es den Forschern von W7-X ermöglichen, den nächsten Schritt bei der Untersuchung des Werts optimierter Stellaratoren zu unternehmen, die die Grundlage für zukünftige Fusionskraftwerke bilden könnten.
Artikel veröffentlicht in Nature.
