science >> Wetenschap >  >> Fysica

Topprestaties:nieuwe stellarator-experimenten laten veelbelovende resultaten zien

Figuur 1:(Links) Wendelstein 7-X van buitenaf gezien. Zichtbaar is een gedeelte van het donutvormige vat waarin de supergeleidende magnetische veldspoelen zijn ondergebracht. De oppervlaktecontour van de wand volgt de vorm van het plasma. Gemiddeld, de straal van het plasma is 55 cm. Krediet:Glen Wurden, Max Planck Instituut voor Plasmafysica

Stel je voor dat je een machine bouwt die zo geavanceerd en nauwkeurig is dat je een supercomputer nodig hebt om hem te ontwerpen. Dat is precies wat wetenschappers en ingenieurs in Duitsland deden bij het bouwen van het Wendelstein 7-X-experiment. Het apparaat, gefinancierd door de Duitse federale en deelstaatregeringen en de Europese Unie, is een type fusie-apparaat dat een stellarator wordt genoemd. Het doel van het nieuwe experiment is om een ​​oververhit gas te bevatten, plasma genoemd, in een donutvormig vat met magneten die zich een weg om de donut draaien.

Het team voltooide de bouw van Wendelstein 7-X, 's werelds meest geavanceerde supergeleidende stellarator, in 2015 en, Vanaf dat moment, wetenschappers zijn druk bezig geweest met het bestuderen van de prestaties ervan (Figuur 1).

"Het voordeel van stellarators ten opzichte van andere typen fusiemachines is dat de geproduceerde plasma's extreem stabiel zijn en zeer hoge dichtheden mogelijk zijn", zei Dr. Novimir Pablant, een Amerikaanse natuurkundige van het Princeton Plasma Physics Laboratory, die samenwerkt met een multinationaal team van wetenschappers en ingenieurs uit Europa, Australië, Japan, en de Verenigde Staten (de Amerikaanse samenwerking wordt gefinancierd door het Department of Energy).

Met behulp van een hulpmiddel genaamd een röntgenspectrometer, Pablant bestudeerde het licht van het plasma om een ​​belangrijke vraag te beantwoorden:werkte het ontwerp van het gedraaide magnetische veld van Wendelstein 7-X? Zijn resultaten geven aan dat inderdaad, de plasmatemperaturen en elektrische velden bevinden zich al in het bereik dat nodig is voor topprestaties (Figuur 2). Hij zal zijn werk presenteren op de American Physical Society Division of Plasma Physics-conferentie in Portland, Erts.

Als de wetenschappers die aan Wendelstein 7-X werken erin slagen de machineprestaties te optimaliseren, het plasma in de donut zal zelfs heter worden dan de zon. Atomen waaruit het plasma bestaat, zullen samensmelten, veilig opleveren, schone energie om te gebruiken voor energie. Deze prestatie is een belangrijke mijlpaal omdat het laat zien dat het mogelijk is om temperaturen van meer dan 10 miljoen graden te bereiken in plasma's met een hoge dichtheid, waarbij alleen microgolven worden gebruikt om de elektronen in het plasma te verwarmen. Deze prestatie brengt ons een stap dichter bij het realiseren van fusie-energie.

Figuur 2:Groothoekbeeld van de binnenkant van het Wendelstein 7-X plasmavat, toont de verschillende pantsermaterialen die zijn ontworpen om de warmte van het plasma op te nemen. De oppervlaktecontour van de wand volgt de vorm van het plasma. Gemiddeld, de straal van het plasma is 55 cm. Krediet:Bernhard Ludewig, Max Planck Instituut voor Plasmafysica