1、聚变实验新发现
2、热等离子体向偏滤器靠近
“ASDEX升级”和所有现代磁聚变设施的核心元素都是分流器。也是容器壁的一部分,该设备尤其耐热,需要精心设计。IPP等离子体边缘和壁部负责人乌尔里奇·斯特罗斯(Ulrich Stroth)教授解释道:“在偏滤器处,等离子体的热量到达容器壁。在以后的发电厂中,聚变产物氦-4也将在那里提取。在这个地区,壁载荷特别高。”因此,“ASDEX升级”和ITER的偏滤器瓦都是由钨制成的,钨是所有化学元素中熔化温度最高的(3422℃)。如果没有防护措施,等离子体20%的聚变功率将到达偏滤器表面。大约200 MW/㎡,这与太阳表面的条件大致相同。然而,ITER中的分流器以及未来的聚变发电厂,最多只能应对10 MW/㎡的功率。
高温超导磁体在液氮中测试(图源:托卡马克能源公司)由于这个原因,少量杂质(通常是氮气)被添加到等离子体中。它们通过将热能转化为紫外线来提取大部分热能。等离子体边缘(分界线)必须与偏滤器保持一定距离以保护它。在迄今为止的“ASDEX升级”中,距离至少是25厘米(从较低的等离子体尖端X点到偏滤器边缘测量)。
3、X点辐射器为聚变堆设计开辟了新的可能性
4、聚变发电厂可以建造得更紧凑、更便宜
这就得出了对未来聚变发电厂的建设非常有用的结论:
分流器可以比以前制造得更小,技术也更简单(紧凑型辐射分流器)。
因为等离子体移动得更靠近分流器,所以可以更好地利用真空容器容积。初步计算表明,如果容器形状最佳,在保持相同尺寸的同时,几乎可以使等离子体体积增加一倍,也将增加可实现的聚变功率。但研究人员首先必须在进一步的实验中验证这一点。
此外,X点辐射器的使用,也有助于对抗边缘局域化模式(ELM):等离子体边缘的剧烈能量爆发,以规则的间隔出现,并将约十分之一的等离子体能量向壁排出。ITER和未来的聚变反应堆将因此类喷发而受损。“我们正在处理聚变研究中的一项重大发现,”因此,IPP部门主管斯特罗斯也这样评价, “X点辐射器为我们开发电厂开辟了全新的可能性。我们将进一步研究其背后的理论,并试图通过“ASDEX升级”的新实验更好地理解它。”Garching托卡马克很快将为此提供理想的设备:到2024年夏天,它将配备一个新的上部偏滤器。它的特殊线圈可以使偏滤器附近的磁场自由变形,从而优化X点辐射器的条件。