马克斯·普朗克等离子体物理研究所将投入600万欧元升级Wendelstein 7-X微波加热系统

马克斯·普朗克等离子体物理研究所7月27日表示，将投入600万欧元更换Wendelstein 7-X上的微波加热系统，换成功率更强的版本。资金来自德国联邦研究部。这台位于格赖夫斯瓦尔德的装置目前处在维护停机的中间阶段，9月之前不会重启。

为什么要换加热系统

Wendelstein 7-X主要靠微波加热，产生微波的器件叫回旋管。装置上装了11支，功率从1999年最早那批原型的约0.6兆瓦，到目前纪录保持者的1.3兆瓦，据Autonocion报道。IPP估算，要达到电站可能需要的4%到5%的比压，需要高达3000万瓦的加热功率，其中大部分来自微波。比压是等离子体压力与磁压之比。

厂房限制了改造空间。Wendelstein 7-X恰好只有12个回旋管位置。再加第13个位置，无论管子功率多大，都要花约1000万欧元，因为需要新建厂房、新的传输隧道和一套大得多的高压供电系统，据Autonocion报道。600万欧元的更换方案避开了这笔开支。

装置与它的纪录

Wendelstein 7-X是最大的仿星器，位于德国波罗的海沿岸的格赖夫斯瓦尔德。它依靠50个超导线圈运行，每个线圈高约3.5米，冷却到约零下270摄氏度。据IPP介绍，线圈的形状是用超级计算机算出来的。

2025年5月22日，也就是OP 2.3实验轮的最后一天，装置把高性能等离子体维持了43秒，并达到三重积的峰值，据World Nuclear News报道。在这43秒里，团队打入了约90颗冷冻氢弹丸，每颗直径约1毫米，同时用微波加热等离子体。等离子体温度超过2000万摄氏度，峰值接近3000万度。六分钟内能量吞吐量达到1.8吉焦，而2023年2月为1.3吉焦。

四周后，IPP修改了说法。英国JET托卡马克的研究人员分享了未发表的结果之后，IPP表示其官方里程碑页面现在把2025年5月的结果描述为“与托卡马克纪录相当”，而不是领先于它们，据Autonocion报道。JET的等离子体体积是Wendelstein 7-X的三倍。

三重积是等离子体密度、温度和能量约束时间三者的乘积。三者必须同时很高，这也是长脉冲重要的原因：它们检验加热、燃料注入和器壁在压力下能否一起撑住，据Earth.com报道。

仿星器把磁笼在三维空间里扭成特定形状，目标是让等离子体不靠驱动电流也能连续运行。这样就避开了托卡马克一直难以摆脱的破裂，据Earth.com报道。托卡马克需要让大电流穿过等离子体来帮助约束，这使它天生是一种脉冲式装置，据Autonocion报道。Wendelstein 7-X不会发电。它的任务是证明仿星器能否连续运行，而托卡马克只能脉冲式工作，据World Nuclear News报道。

在2018年的实验轮中，Wendelstein 7-X实现了最长100秒的放电，等离子体密度达到每立方米2 x 10^20个粒子，IPP表示。更强的加热针对的正是IPP所说的缺口：要达到4%到5%的比压，需要高达3000万瓦的功率，其中大部分来自微波。