Stellarator lebih dingin dari tokamaks

... di mata media. Setelah sebuah artikel di ScienceMag tentang Wendelstein 7-X, menjadi sulit untuk mengalahkannya - di setiap besi ada seorang stellarator Jerman yang modis. Yah, itu terlihat, tentu saja, di ruang angkasa.


Foto Wendelstein 7-X dari Christian Lunig, tetapi ini adalah fotonya dari situs konstruksi ITER. Dan ini adalah pilihan kecil foto saya W 7-X

Tetapi beberapa orang menyadari bahwa instalasi ini akan sangat jauh dari pencapaian tokamaks tahun 90-an, belum lagi potensi ITER, dalam hal parameter plasma. Seperti yang Anda ketahui, untuk reaksi termonuklir, produk rangkap tiga itu penting - konsentrasi pada suhu untuk waktu retensi (yaitu, tingkat kebocoran panas) adalah n * T * tau. Stellarator memiliki nilai tau dan T yang buruk pada konsentrasi yang cukup baik - khususnya, kita berbicara tentang n = 10 ^ 20 partikel per meter kubik, T = 4 kEv, Tau - 1 detik. Sebagai perbandingan, ITER adalah 2 * 10 ^ 20, 15 kev, tau = 10 ... 30 detik. Konfigurasi kompleks plasma stellarator memperburuk isolasi termal, dan ini adalah perhatian pertama dari semua pengembang reaktor termonuklir.


Mode operasi terencana dari stellarator Jerman. Megawatt di sini adalah tenaga pemanas yang menentukan mode operasi.

Akibatnya, pada tahap pertama pekerjaan, hingga 2019, W 7-x akan sebanding dengan tokamaks 80-an, hanya saja akan menahan plasma lebih lama, lebih lama. Bahkan jika stellarator ini dirancang untuk bekerja dengan tritium, daya reaksi termoder tidak akan naik di atas satu megawatt, yang terasa jauh lebih kecil daripada parameter yang dicapai pada Toket JET (di mana daya reaksi termonuklir adalah 70% dari daya pemanasan) dan JT-60U (di mana kekuatan termonuklir teoretis akan menjadi 110% dari pemanasan). Biarkan saya mengingatkan Anda bahwa untuk ITER, setidaknya 10 kali lipat kelebihan Pfus di atas Pth direncanakan.
Konfigurasi plasma dan pengaturan pulau divertor di stellarator Jerman

Ngomong-ngomong, salah satu aspek yang tidak menyenangkan dari isolasi termal yang buruk dari plasma konfigurasi kompleks, yang dibutuhkan oleh stellarator, adalah terlalu panasnya struktur. Sejak tahun 70-an, reaktor fusi telah menggunakan konsep divertor - sebuah alat yang bagian dari plasma dialihkan, didinginkan dan disedot oleh pompa - sehingga kemurniannya dipertahankan dan pembuangan panas dapat dikalalkan. Jadi, untuk stellarator bahkan skala yang relatif kecil seperti W 7-X, terlalu banyak energi mengalir ke divertor, dan memasok pendinginan ke sana adalah masalah teknik yang sangat sulit. Saat ini, durasi Wendelstein 7-X ditentukan dengan tepat oleh divertor yang tidak didinginkan - tidak tahan lebih dari 10 detik. Pastikan pendinginannya direncanakan untuk peningkatan berikutnya.



Perutean kabel dan tabung oleh elemen bintang

Jadi apa yang mendorong para ilmuwan untuk berinvestasi dalam konsep stellator (dan peralatan Jerman membebani pembayar pajak di Eropa 1,1 miliar euro)? Pertama-tama, fakta bahwa, dalam beberapa aspek, stellarator lebih dekat ke reaktor industri daripada tokamak. Yang utama adalah kemungkinan operasi terus menerus tanpa kesulitan. Saat ini, tokamaks dari parameter tinggi hanya dapat berfungsi dalam mode induktif, yang secara mendasar berdenyut. Pengembangan tokamak permanen adalah tugas masa depan. Keuntungan lain dari stellarator dapat disebut kurangnya praktis kerusakan plasma, peristiwa yang sangat kuat mempengaruhi desain elemen tokamak. Dan akhirnya, menurut saya, asuransi risiko yang sibuk dengan tokamaks tidak akan menghasilkan apa-apa (yang, secara umum, dapat diharapkan dengan mencoba membayangkan operasi ITER sebagai pembangkit listrik).

Yah, kemungkinan besar sebelum akhir tahun ini kita akan melihat peluncuran plasma pertama monster bintang Jerman, dan berharap keberuntungan dalam arah ini.

Source: https://habr.com/ru/post/id386399/