IPP wyda 6 mln euro na mocniejszy system ogrzewania Wendelstein 7-X

Instytut Fizyki Plazmy Maxa Plancka wymieni ogrzewanie mikrofalowe Wendelstein 7-X na mocniejszy system. Wyda na to 6 mln euro. Instytut podał 27 lipca, że pieniądze pochodzą z niemieckiego federalnego ministerstwa badań. Greifswaldzka maszyna jest w połowie przerwy serwisowej i wznowi pracę dopiero we wrześniu.

Dlaczego ogrzewanie wymaga wymiany

Wendelstein 7-X ogrzewają głównie mikrofale, wytwarzane przez urządzenia zwane gyrotronami. Zainstalowano 11 takich lamp. Ich moc sięga od około 0,6 MW w najstarszych prototypach z 1999 roku do 1,3 MW w obecnym rekordziście, podał Autonocion. IPP szacuje, że osiągnięcie beta na poziomie 4 do 5 procent, prawdopodobnie wymaganego w elektrowni, wymagałoby do 30 MW mocy grzewczej, w większości z mikrofal. Beta to ciśnienie plazmy odniesione do ciśnienia magnetycznego.

Granicą jest budynek. Wendelstein 7-X ma dokładnie 12 miejsc na gyrotrony. Dodanie trzynastego kosztowałoby około 10 mln euro niezależnie od mocy lampy, bo wymagałoby nowego budynku, nowych tuneli transmisyjnych i znacznie większego zasilania wysokiego napięcia, podał Autonocion. Wymiana za 6 mln euro pozwala uniknąć tego wydatku.

Maszyna i jej rekord

Wendelstein 7-X to największy stellarator; stoi w Greifswaldzie na bałtyckim wybrzeżu Niemiec. Działa dzięki 50 nadprzewodzącym cewkom, z których każda jest wysoka na około 3,5 metra i schłodzona do około minus 270 stopni Celsjusza. Według IPP ich kształty wyliczono na superkomputerach.

22 maja 2025 roku, w ostatnim dniu kampanii OP 2.3, maszyna utrzymała plazmę o wysokiej wydajności przez 43 sekundy i osiągnęła szczytową wartość potrójnego produktu, podał World Nuclear News. W ciągu tych 43 sekund zespół wstrzyknął około 90 zamrożonych peletek wodoru, każda o średnicy około milimetra, a mikrofale podgrzewały plazmę. Temperatura plazmy przekroczyła 20 mln stopni Celsjusza i osiągnęła szczyt blisko 30 mln. W ciągu sześciu minut energia wyniosła 1,8 gigadżula, wobec 1,3 gigadżula w lutym 2023 roku.

Cztery tygodnie później IPP skorygował swoje twierdzenie po tym, jak badacze z brytyjskiego tokamaka JET udostępnili niepublikowane wyniki. Instytut podał, że jego oficjalna strona z kamieniami milowymi opisuje teraz wynik z maja 2025 roku jako „na równi z rekordami tokamaków”, a nie jako lepszy od nich, podał Autonocion. JET miał trzykrotnie większą objętość plazmy niż Wendelstein 7-X.

Potrójny produkt mnoży gęstość plazmy, temperaturę i czas utrzymania energii. Wszystkie trzy muszą być wysokie jednocześnie. Dlatego długie impulsy mają znaczenie: sprawdzają, jak ogrzewanie, zatłaczanie paliwa i ściany znoszą razem obciążenie, podał Earth.com.

Stellaratory skręcają klatkę magnetyczną w trzech wymiarach i dążą do pracy ciągłej, bez prądu płynącego przez plazmę. To pozwala uniknąć zakłóceń, które są problemem w tokamakach, podał Earth.com. Tokamak potrzebuje dużego prądu elektrycznego w plazmie, który pomaga ją utrzymać, przez co z natury jest urządzeniem impulsowym, podał Autonocion. Wendelstein 7-X nie będzie produkować prądu. Ma pokazać, czy stellaratory potrafią działać w sposób ciągły, podczas gdy tokamaki pracują impulsami, podał World Nuclear News.

W kampanii z 2018 roku Wendelstein 7-X osiągnął wyładowania trwające do 100 sekund i gęstość plazmy 2 x 10^20 cząstek na metr sześcienny, podał IPP. Mocniejsze ogrzewanie ma zasypać lukę, którą IPP opisuje: osiągnięcie beta 4 do 5 procent wymagałoby do 30 MW, w większości z mikrofal.