L'IPP spende 6 milioni di euro per un riscaldamento a microonde più potente su Wendelstein 7-X

Il Max Planck Institute for Plasma Physics spenderà 6 milioni di euro per sostituire il riscaldamento a microonde di Wendelstein 7-X con un sistema più potente, ha comunicato l'istituto il 27 luglio. Il denaro arriva dal ministero federale tedesco della ricerca. La macchina di Greifswald è a metà di una fermata per manutenzione e non ripartirà prima di settembre.

Perché il riscaldamento va sostituito

Wendelstein 7-X viene riscaldato soprattutto con microonde generate da dispositivi chiamati girotroni. Ne sono installati 11, con potenze che vanno da circa 0,6 megawatt per i prototipi più vecchi del 1999 a 1,3 megawatt per l'attuale detentore del record, secondo quanto riportato da Autonocion. L'IPP stima che per raggiungere il beta del 4-5 per cento, quello che una centrale elettrica probabilmente richiederà, servirebbero fino a 30.000.000 di watt di potenza di riscaldamento, in gran parte da microonde. Il beta è il rapporto tra la pressione del plasma e la pressione magnetica.

L'edificio pone un limite alla soluzione. Wendelstein 7-X ha esattamente 12 posizioni per i girotroni. Aggiungerne una tredicesima costerebbe circa 10.000.000 di euro, indipendentemente dalla potenza del tubo, perché richiederebbe un nuovo edificio, nuovi tunnel di trasmissione e un'alimentazione ad alta tensione molto più grande, secondo Autonocion. La sostituzione da 6.000.000 di euro evita quella spesa.

La macchina e il suo record

Wendelstein 7-X è lo stellarator più grande, a Greifswald sulla costa baltica tedesca. Funziona con 50 bobine superconduttrici, ciascuna alta circa 3,5 metri e raffreddata a circa meno 270 gradi Celsius. Secondo l'IPP, per calcolarne le forme sono serviti i supercomputer.

Il 22 maggio 2025, ultimo giorno della campagna OP 2.3, la macchina ha mantenuto un plasma ad alte prestazioni per 43 secondi e ha toccato un valore di picco del triplo prodotto, ha riferito World Nuclear News. Il gruppo ha iniettato circa 90 pellet di idrogeno congelato, ciascuno largo circa un millimetro, in quei 43 secondi, mentre le microonde riscaldavano il plasma. La temperatura del plasma ha superato i 20.000.000 di gradi Celsius e ha toccato un picco vicino ai 30.000.000. Il passaggio di energia ha raggiunto 1,8 gigajoule in sei minuti, contro 1,3 gigajoule nel febbraio 2023.

Quattro settimane dopo, l'IPP ha corretto l'annuncio. I ricercatori del tokamak JET, in Gran Bretagna, avevano condiviso risultati non pubblicati, e l'IPP ha detto che la sua pagina ufficiale delle tappe descrive ora il risultato del maggio 2025 come "alla pari con i record dei tokamak" e non più davanti a essi, secondo Autonocion. JET aveva un volume di plasma tre volte quello di Wendelstein 7-X.

Il triplo prodotto moltiplica densità del plasma, temperatura e tempo di confinamento dell'energia. Tutti e tre devono essere alti nello stesso momento, ed è per questo che contano gli impulsi lunghi: verificano quanto riscaldamento, alimentazione di combustibile e pareti tengono insieme sotto sforzo, secondo Earth.com.

Gli stellarator torcono la gabbia magnetica in tre dimensioni e puntano al funzionamento continuo senza una corrente spinta attraverso il plasma. Così si evitano le interruzioni che hanno messo in difficoltà i tokamak, ha riferito Earth.com. Un tokamak ha bisogno di una grande corrente elettrica nel plasma per aiutare il confinamento, il che lo rende per natura un dispositivo a impulsi, secondo Autonocion. Wendelstein 7-X non produrrà elettricità. Deve mostrare se gli stellarator possono funzionare in continuo, mentre i tokamak lavorano a impulsi, ha riferito World Nuclear News.

Nella campagna del 2018 Wendelstein 7-X ha raggiunto scariche fino a 100 secondi e densità del plasma di 2 x 10^20 particelle per metro cubo, ha detto l'IPP. Il riscaldamento più potente punta al deficit che l'IPP descrive: raggiungere il beta del 4-5 per cento richiederebbe fino a 30.000.000 di watt, in gran parte da microonde.