Wendelstein 7-X
Reaktor Wendelstein 7-X (W7-X) adalah stellarator eksperimental yang dibangun di Greifswald, Jerman, oleh Max Planck Institute of Plasma Physics (IPP), dan selesai pada Oktober 2015.[1]
Nama proyek, mengacu pada gunung Wendelstein di Bavaria, diputuskan pada akhir 1950-an, merujuk proyek sebelumnya dari Universitas Princeton dengan nama Proyek Matterhorn.[2]
Desain dan komponen utama
Perangkat 7-X Wendelstein didasarkan pada konfigurasi Helias lima periode. Wendelstein utamanya terdiri atas sebuah toroid, yang terdiri dari 50 kumparan magnet superkonduktor non-planar dan 20 planar, setinggi 3,5 m, yang menginduksi medan magnet yang mencegah plasma bertabrakan dengan dinding reaktor. 50 kumparan non-planar digunakan untuk mengatur medan magnet. Ini bertujuan untuk mendapatkan kerapatan plasma 3 × 10 20 partikel per meter kubik, dan suhu plasma 60-130 megakelvin (MK).[3]
Komponen utama adalah kumparan magnet, cryostat, bejana plasma, divertor dan sistem pemanas.[4]
Kumparan (NbTi dalam aluminium[5]) disusun mengelilingi kelongsong isolasi panas dengan diameter 16 meter, yang disebut cryostat. Alat pendingin menghasilkan cukup helium cair untuk mendinginkan magnet dan penutupnya (sekitar 425 metrik ton "massa dingin") hingga suhu superkonduktivitas (4 K [6]). Kumparan akan membawa arus 12,8 kA dan membuat bidang hingga 3 tesla.[6]
Wadah plasma, dibuat dari 20 bagian, ada di bagian dalam, disesuaikan dengan bentuk kompleks medan magnet. Wadahnya memiliki 254 port (lubang) untuk pemanasan plasma dan pengamatan. Seluruh pembangkit dibangun dari lima modul yang hampir identik, yang dirakit di aula percobaan.[7]
Sistem pemanas [8] mencakup gelombang mikro 10 megawatt untuk pemanasan resonansi siklotron elektron (ECRH) yang dapat beroperasi terus menerus, dan dapat menghasilkan 80 MJ dalam fase operasi 1,2.[9] Untuk fase 2 operasional (OP-2), setelah menyelesaikan perisai penuh /pendingin air, hingga 8 megawatt injeksi balok netral juga akan tersedia selama 10 detik,[10] .Sistem pemanas resonansi siklotron ion (ICRH) akan tersedia untuk operasi fisika pada OP1.2.[11]
Sebuah sistem sensor dan probe yang didasarkan pada berbagai teknologi pelengkap akan mengukur sifat-sifat utama plasma, termasuk profil kerapatan elektron dan suhu elektron dan ion, serta profil pengotor plasma penting dan medan listrik radial yang dihasilkan dari transportasi partikel elektron dan ion.[12]
Desain tersebut mungkin untuk dibuat karena adanya bantuan dari superkomputer [1] [2] [3].
Sejarah
Pengaturan pendanaan Jerman untuk proyek ini dinegosiasikan pada tahun 1994, mendirikan Institut Cabang Greifswald dari IPP di sudut timur laut Jerman Timur yang baru-baru itu terintegrasi. Bangunan barunya selesai dibangun pada tahun 2000. Pembangunan stellarator pada awalnya diharapkan akan selesai pada tahun 2006. Majelis dimulai pada bulan April 2005. Masalah dengan kumparan membutuhkan waktu 3 tahun untuk memperbaikinya.[13] Jadwalnya meleset hingga akhir 2015.[13][14][15]
Akhir dari tahap konstruksi, yang membutuhkan lebih dari 1 juta jam perakitan,[16] secara resmi ditandai oleh upacara pelantikan pada 20 Mei 2014.[17] Setelah periode pemeriksaan kebocoran wadah, mulai pada musim panas 2014, cryostat divakumkan, dan pengujian magnet selesai pada Juli 2015.[6]
Tahap operasional 1 (OP1,1) dimulai 10 Desember 2015.[18] Pada hari itu reaktor berhasil menghasilkan plasma helium (dengan suhu sekitar 1 MK) sekitar 0,1 s. Untuk tes awal ini dengan sekitar 1 mg gas helium disuntikkan ke dalam wadah plasma yang divakumkan, pemanasan gelombang mikro diterapkan dengan pulsa singkat 1,3 MW.[19]
Tujuan OP 1,1 adalah untuk melakukan pengujian terintegrasi dari sistem yang paling penting secepat mungkin dan untuk mendapatkan pengalaman pertama dengan ilmu fisika dari mesin tersebut.[20]
Pada bulan Juni 2018 suhu ion tercatat sekitar 40 juta derajat, kepadatan 0,8 x 10 20 partikel/m3, dan waktu pengurungan 0,2 detik menghasilkan produk fusi tercatat 6 x 10 26 derajat-detik per meter kubik.[21]
Selama percobaan terakhir tahun 2018, kepadatan mencapai 2x10 20 partikel/m3 pada suhu 20 juta derajat. Dengan nilai plasma yang baik, plasma yang tahan lama dengan waktu pengosongan 100 detik diperoleh. Besar energi melebihi 1 megajoule.[22][23]
| Tanggal | Peristiwa |
|---|---|
| 1980 | Perencanaan dimulai [24][25] |
| 1994 | Proyek dimulai |
| 2005 | Majelis dimulai |
| 2014 | Dilantik |
| Desember 2015 | Mulai fase operasional OP1.1 |
| 2015 | Tes plasma helium berhasil pada 1 MK untuk ~ 0,1 s |
| 2016 | Plasma hidrogen pada usia 80 MK untuk 0,25 s |
| Maret 2016 | Akhir OP1.1, mulailah fase peningkatan |
| Juni 2017 | Mulai fase operasional OP1.2 |
| Juni 2018 | Produk triple Fusion 6 x 10 26 derajat-detik / m 3 [26] |
Lihat pula
- Reaktor fusi
- Stellarator serupa:
- Perangkat Helical Besar, Jepang, Heliotron, superkonduktor, 1998-
- Eksperimen Simetris Heliks, AS, Simetrik Kuasi-Heliks
- Eksperimen Stellarator Kompak Nasional, konfigurasi Helias tiga periode - Memiliki masalah kumparan serupa - konstruksi dihentikan pada 2008
- ^ Clery, Daniel. "The bizarre reactor that might save nuclear fusion". sciencemag.org. Science Magazine. Diakses tanggal 25 October 2015.
- ^ WI-A, WI-B, WII-A, WII-B, W7-A: G. Grieger; H. Renner; H. Wobig (1985), "Wendelstein stellarators", Nuclear Fusion (dalam bahasa German), 25 (9), hlm. 1231, doi:10.1088/0029-5515/25/9/040
- ^ "Introduction". www.ipp.mpg.de (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2019-07-07.
- ^ Klinger, Thomas (2011-04-14). "Stellarators difficult to build? The construction of Wendelstein 7-X" (PDF). Diakses tanggal 2011-06-13. 53 slides - many photos
- ^ Klinger, Thomas (2011-04-14). "Stellarators difficult to build? The construction of Wendelstein 7-X" (PDF). Diakses tanggal 2011-06-13. 53 slides - many photos
- ^ a b c "Magnet tests on Wendelstein 7-X successfully completed". 2015-07-07. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2015-07-16.
- ^ Klinger, Thomas (2011-04-14). "Stellarators difficult to build? The construction of Wendelstein 7-X" (PDF). Diakses tanggal 2011-06-13. 53 slides - many photos
- ^ "Stellarator Heating and Optimization". Diakses tanggal 10 December 2015.
- ^ "Microwave heating - ECRH". Diakses tanggal 10 December 2015.
- ^ "Neutral Beam Injection Heating (NBI)". Diakses tanggal 10 December 2015.
- ^ "Ion Cyclotron Resonance Heating (ICRH)". Diakses tanggal 10 December 2015.
- ^ "Profile Diagnostics". Diakses tanggal 10 December 2015.
- ^ a b Klinger, Thomas (2011-04-14). "Stellarators difficult to build? The construction of Wendelstein 7-X" (PDF). Diakses tanggal 2011-06-13. 53 slides - many photos
- ^ Arnoux, Robert (2011-04-15). "The stellarator renaissance". Diakses tanggal 2011-06-13.
- ^ Jeffrey, Colin (October 25, 2015). "Wendelstein 7-x stellarator puts new twist on nuclear fusion power". www.gizmag.com. Diakses tanggal 2015-10-27.
- ^ "Start of scientific experimentation at the Wendelstein 7-X fusion device". phys.org. June 7, 2016. Diakses tanggal 2016-10-11.
- ^ Milch, Isabella (2014-05-12). "Preparations for operation of Wendelstein 7-X starting". Diakses tanggal 2014-05-16.
- ^ "Wendelstein 7-X Newsletter No. 13 / April 2017" (PDF).
- ^ "The first plasma: the Wendelstein 7-X fusion device is now in operation". Max Planck Institute for Plasma Physics. 10 December 2015. Diakses tanggal 10 December 2015.
- ^ "Wendelstein 7-X Newsletter No. 13 / April 2017" (PDF).
- ^ "Wendelstein 7-X achieves world record for fusion product" Phys.org, June 25, 2018
- ^ "Successful second round of experiments with Wendelstein 7-X". www.ipp.mpg.de (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2019-03-22.
- ^ Lavars, Nick (November 26, 2018). "Wendelstein 7-X fusion reactor keeps its cool en route to record-breaking results". newatlas.com (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2018-12-01.
- ^ W7-X milestones
- ^ Grieger, G.; Renner, H.; Wobig, H. (1985). "Wendelstein stellarators". Nuclear Fusion. 25 (9): 1231–1242. doi:10.1088/0029-5515/25/9/040. ISSN 0029-5515.
- ^ "Wendelstein 7-X achieves world record". www.ipp.mpg.de. Diakses tanggal 2018-06-30.