Een team van Amerikaanse en Duitse wetenschappers heeft een systeem van grote magnetische "trim"-spoelen gebruikt, ontworpen en geleverd door het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) om hoge prestaties te bereiken in de laatste ronde van experimenten op de Wendelstein 7-X (W7-X) stellarator. De Duitse machine, 's werelds grootste en meest geavanceerde stellarator, wordt gebruikt om de wetenschappelijke basis voor fusie-energie te onderzoeken en de geschiktheid van het stellaratorontwerp voor toekomstige fusiecentrales te testen. Dergelijke planten zouden fusiereacties gebruiken, zoals die welke de zon aandrijven om een ​​onbeperkte energiebron op aarde te creëren.

De nieuwe experimenten demonstreerden ruimschoots het vermogen van de vijf koperen trimspoelen en hun geavanceerde controlesysteem, wiens operatie ter plaatse wordt geleid door PPPL-natuurkundige Samuel Lazerson, om de algehele prestaties van de W7-X te verbeteren. "Wat hier opwindend aan is, is dat de trimspoelen en het leiderschap van Sam wetenschappelijk inzicht produceren dat zal helpen toekomstige stellarators te optimaliseren, " zei PPPL-natuurkundige Hutch Neilson, die toezicht houdt op de samenwerking van het laboratorium op de W7-X met het Max Planck Institute of Plasma Physics, die de machine bouwde en nu gastheer is van het internationale team dat het gedrag van plasma's in zijn unieke magnetische configuratie onderzoekt.

Stellarators zijn bochtig, donutvormige faciliteiten waarvan de configuratie contrasteert met de soepele donutvormige faciliteiten die tokamaks worden genoemd en die op grotere schaal worden gebruikt. Een groot voordeel van stellarators is hun vermogen om continu te werken met een laag ingangsvermogen om het plasma in stand te houden zonder plasmaverstoringen - een risico waarmee tokamaks worden geconfronteerd - waardoor de faciliteiten efficiënt in stabiele toestand kunnen werken. Een nadeel is dat de geometrie van de draaiende stellarator complexer is om te ontwerpen en te bouwen.

De W7-X voltooide zijn tweede ronde van experimenten in december met verbeterde verwarmings- en meetmogelijkheden. Een speciaal kenmerk van de tweede ronde was het gebruik van een "eilandomleider" om warmte en deeltjes die het plasma verlieten, af te voeren. Dit belangrijke instrument bestaat uit een keten van speciaal gevormde magnetische velden aan de rand van het plasma, doorsneden door 10 divertorplaten. Elke afwijking van deze velden van hun ontworpen configuratie kan ertoe leiden dat de divertorplaten oververhit raken en de prestatie van het plasma beperken.

De recente experimenten hebben het vermogen van de trimspoelen aangetoond om dergelijke afwijkingen te meten en te corrigeren, die bekend staan ​​als 'foutvelden'. Door dergelijke velden aan de rand van het plasma te controleren, kon de W7-X plasmaontladingen produceren die tot 30 seconden aanhielden. "De trimspoelen zijn uiterst nuttig gebleken, niet alleen door te zorgen voor een uitgebalanceerde plasma-uitlaat op de divertorplaten, maar ook als hulpmiddel voor natuurkundigen om magnetische veldmetingen uit te voeren met een ongekende nauwkeurigheid, " zei Thomas Sunn Pederson, Max Planck directeur van stellarator edge en divertor physics.

Om de besturing te bereiken, moesten de trimspoelen het magnetische veld zodanig verstoren dat de grootte van het foutveld duidelijk werd. Complementaire experimenten door Lazerson en Max Planck-wetenschapper Sergey Bozhenkov bevestigden vervolgens voorspellingen van het benodigde vermogen van de trimspoelen om de afwijkingen te corrigeren - een hoeveelheid die gelijk was aan slechts 10 procent van het volledige vermogen van de spoelen. "Het feit dat we slechts 10 procent van de nominale capaciteit van de trimspoelen nodig hadden, getuigt van de precisie waarmee de W7-X is geconstrueerd, "Zei Lazerson. "Dit betekent ook dat we voldoende trimspoelcapaciteit hebben om overbelastingsscenario's van de divertor op een gecontroleerde manier te onderzoeken.