Les stellarators sont plus frais que les tokamaks

... aux yeux des médias. Après un article dans ScienceMag sur Wendelstein 7-X, il est devenu difficile de le battre - dans chaque fer il y avait un stellarateur allemand à la mode. Eh bien, ça a l'air, bien sûr, dans l'espace.


Photo Wendelstein 7-X de Christian Lunig, mais voici ses photos du chantier ITER. Et voici ma petite sélection de photos W 7-X

Mais peu de gens se rendent compte que cette installation sera très loin des réalisations des tokamaks des années 90, sans parler du potentiel d'ITER, en termes de paramètres plasma. Comme vous le savez, pour une réaction thermonucléaire, le triple produit est important - la concentration sur la température pour le temps de rétention (c'est-à-dire le taux de fuite de chaleur) est n * T * tau. Les stellarateurs ont de faibles valeurs de tau et de T à des concentrations assez bonnes - en particulier, nous parlons de n = 10 ^ 20 particules par mètre cube, T = 4 kEv, Tau - 1 seconde. A titre de comparaison, ITER est 2 * 10 ^ 20, 15 kev, tau = 10 ... 30 secondes. La configuration complexe du plasma des stellarateurs aggrave son isolation thermique, et c'est la première préoccupation de tous les développeurs de réacteurs thermonucléaires.


Modes de fonctionnement prévus du stellarateur allemand. Les mégawatts sont ici la puissance de chauffage qui détermine les modes de fonctionnement.

En conséquence, au premier stade des travaux, jusqu'en 2019, le W 7-x sera comparable aux tokamaks des années 80, seulement il tiendra le plasma beaucoup, beaucoup plus longtemps. Même si ce stellarateur a été conçu pour fonctionner avec du tritium, la puissance de réaction du thermodeur ne dépasserait pas un mégawatt, ce qui est sensiblement inférieur aux paramètres atteints sur les tokamaks JET (où la puissance de réaction thermonucléaire était de 70% de la puissance de chauffage) et JT-60U (où la puissance thermonucléaire théorique serait de 110% du chauffage). Permettez-moi de vous rappeler que pour ITER, au moins un excès de 10 fois de Pfus sur Pth est prévu.
Configuration et disposition du plasma des îlots de dérivation dans un stellarateur allemand

Soit dit en passant, l'un des aspects désagréables d'une mauvaise isolation thermique d'un plasma de configuration complexe, dont les stellarateurs ont besoin pour travailler, est la surchauffe de la structure. Depuis les années 70, les réacteurs à fusion utilisent le concept d'un diverteur - un appareil vers lequel une partie du plasma est détourné, refroidi et aspiré par des pompes - de sorte que sa pureté est maintenue et la dissipation thermique canalisée. Ainsi, pour les stellarateurs, même à une échelle relativement petite comme le W 7-X, trop d'énergie circule vers le divertor, et son refroidissement est un problème d'ingénierie très difficile. À l'heure actuelle, la durée du Wendelstein 7-X est déterminée précisément par le divertor non refroidi - il ne résiste pas à plus de 10 secondes. Assurez-vous que son refroidissement est prévu pour la prochaine mise à niveau.



Acheminement des câbles et des tubes par des éléments stellarateurs

Alors, qu'est-ce qui pousse les scientifiques à investir dans le concept des stellateurs (et l'appareil allemand a coûté aux contribuables européens 1,1 milliard d'euros)? Tout d'abord, le fait que, sous certains aspects, les stellarateurs sont plus proches des réacteurs industriels que des tokamaks. L'essentiel est la possibilité d'un fonctionnement continu sans aucune difficulté. Aujourd'hui, les tokamaks de paramètres élevés ne peuvent fonctionner qu'en mode inductif, qui est fondamentalement pulsé. Le développement de tokamaks permanents est la tâche de l'avenir. Un autre avantage des stellarateurs peut être appelé le manque pratique de pannes de plasma, événements qui affectent extrêmement fortement la conception des éléments tokamak. Et enfin, me semble-t-il, l'assurance contre les risques que les discussions avec les tokamaks ne se termineront en rien (ce qui, en général, peut être attendu en essayant d'imaginer le fonctionnement d' ITER comme des centrales électriques).

Eh bien, très probablement, avant la fin de l'année, nous verrons les premiers lancements plasma du monstre stellaire allemand, et souhaitons bonne chance dans cette direction.

Source: https://habr.com/ru/post/fr386399/