Elindult a Wendelstein 7-X szupravezető sztellarátor Cseh Gábor, Kocsis Gábor, Szabolics Tamás, Szepesi Tamás, Zoletnik Sándor és a W7-X Team XV. Nukleáris Technikai Szimpózium 2016. december 8-9.
Wendelstein: a bajor Alpok legmagasabb hegycsúcsa Wendelstein 7-X: a világ legnagyobb sztellarátora, a fúziós reaktor egyik prototípusa a németországi Greifswald-ban 2
Tokamak és sztellarátor csavart mágneses tér nagy toroidális áram a plazmában csavart mágneses tér gyenge, a plazma által generált toroidális áram kitűnő plazmaösszetartás a plazmainstabilitásokat kontrollálni kell a folyamatos üzemhez az áramhajtás problémás a kiváló összetartást bizonyítani kell sokkal stabilabb plazmák képes a folyamatos üzemre nincsen sűrűséglimit 3
Optimalizált mágneses tér 4
Nagysugár: 5,5 m Kis sugár: 0,53 m Plazmatérfogat: 30 m 3 3D-s görbületű tekercsek: 50 Sík tekercsek: 20 Rotational transform 5/6-5/4 Mágneses tér a tengelynél: <3 T Tárolt energia: 600 MJ Fűtési teljesítmény: 15-30 MW A kisülés hossza: 30 perc Teljes energia: 18 GJ A berendezés magassága: 4,5 m A berendezés átmérője: 16 m A berendezés tömege: 725 t Hűtött tömeg: 425 t A W7-X berendezés 5
A W7-X berendezés The Wendelstein major challenges 7-X 3D-s görbületű tekercsek Plazma kamra Kriosztát kamra Sík tekercsek T. Klinger on Wendelstein 7- X 6 6
A kamerarendszer A teljes plazma kamra tangenciális megfigyelése Plazmafény megfigyelése, berendezésbiztonság 7x EDICAM (CMOS, >50 khz) Fluxusfelület mérések 2x PixelFly (CCD, hosszú expozíció) Turbulencia, gyors események 1x Photron (CMOS, >1 MHz) + image guide AEQ21 PixelFly vagy Photron AEQ51 PCO PixelFly AEQ30 Photron Jó térbeli felbontás: 2 mm @ 7 m Vízhűtéssel a rendszer alkalmas a folyamatos üzemre Flexibilis rendszer: más kamerák vagy image guide-ok is csatlakoztathatók Szemben lévő AEQ-port 7
Az EDICAM Event Detection Intelligent CAMera (EDICAM) speciálisan a W7-X áttekintő diagnosztikájának lett tervezve. Új koncepció: intelligens, eseményvezérelt képalkotás kiolvasás azokon a területeken (Regions of Interest - ROIs), ahol és amikor előre definiált események CMOS szenzor: 1.3 Mpixel, 400 Hz (full frame) 60 khz (max) kis ROI-ra Non-destructive read Párhuzamos, több ROI-s kiolvasás (különböző frekvenciával) Szenzor modul Image Processing And Control Unit FPGA: valósidejű képfeldolgozás, esemény észlelő és trigger funkciók Ellenáll a mágneses térnek (~3T), a tervezett neutron és gamma fluxusnak 8
Kísérleti menetrend OP 1.1 2015-16 3 months Pulse limit: E max ~ 2MJ Elért energia: 4 MJ Grafit limiterek P ECRH ~ 5 MW 4.3 MW 6 gyrotron τ E = 100 200 ms T e ~4 kev 8 kev T i ~1 kev 2.2 kev n~2*10 19 m -3 4.5*10 19 m -3 <β> ~ 1% β central >2.5 % OP 1.2 2017 2*5 months Pulse limit: E max ~ 80 MJ Grafit divertor, passzív hűtés P ECRH ~ 8 MW P H NBI ~ 7 MW P ICRH ~ 1.6 MW T e ~5 kev T i ~4 kev n ~ 1.6 x 10 20 m -3 <β> ~ 3% OP 2 2020 Pulse limit: E max ~ 18 GJ =10 MW, 30 percig Vízhűtéses CFC divertor P ECRH ~ 10 MW P D NBI ~ 10 MW P ICRH ~ 4 MW < 20 MW P tot T e ~ 5 kev T i ~ 5 kev n ~ 2.4 x 10 20 m -3 <β> ~ 5 % 9
A mágneses tér mérése M. Otte 10
Az első plazma a W7-X-en 2015. december 10. Az első hélium plazma A teljes mágneses tér: B = 2,52 T Fűtés: 1,3 MW (mikrohullám) Kisüléshossz: t pulse = 50 ms Az első mérések Hőmérséklet T e ~ 1 millió K 11
Az első H plazma a W7-X-en 2016. február 3. Az első hidrogén plazma. B = 2,52 T Fűtés: 2 MW (mikroh.) Kisülés: t pulse = 250 ms Mérések Hőm.: T e ~ 58 millió K Hőm.: T i ~ 14 millió K Sűr.: n e ~ 3 10 19 m 3 12
Mérési eredmények Központi gyújtás A belsőtől a külső mágneses felületek felé lassú terjedés a jó összetartás miatt Sugárzási/ionizációs réteg definiálja a plazma szélét A plazma MW-os UV lámpaként viselkedik UV fotonok és semleges részecskék ütköznek a falnak, szennyezőket ütnek ki onnan A szennyezők sugárzása kívülről megszünteti a plazmát 13
Mérési eredmények Ugyanez kis exp. idővel A videón: 60 khz-es időfelbontás Turbulens filamentáris struktúrák Forognak az ExB drift miatt 14
A W7-X csapata Alonso [1], Andreeva [2], Baldzuhn [2], Beurskens [2], Beidler [2], Biedermann [2], Blackwell [17], Blanco [1], Bosch [2], Bozhenkov [2], Brakel [2], Burhenn [2], Buttenschön [2], Cappa [1], Czarnetzka [3], Dinklage [2], Endler [2], Estrada [1], Fornal [3], Fuchert [2], Geiger [2], Grulke [2], Hartmann [2], Harris [4], Hirsch [2], Hoefel [2], Jakubowski [2], Klinger [2], Klose [2], Knauer [2], Kocsis [5], König [2], Kornejew [2], Krämer-Flecken [6], Krawczyk [3], Krychowiak [2], Kubkowska [3], Kiazek [7], Langenberg [2], Laqua [2], Laqua [2], Lazerson [8], Maaßberg [2], Marsen [2], Marushchenko [2], Moncada [9,10], Moseev [2], Naujoks [2], Otte [2], Pablant [8], Pasch [2], Pisano [11], Rahbarnia [2], Riße [2], Rummel [2], Schmitz [12], Schröder [2], Stange [2], Stephey [12], Szepesi [5], Trimino-Mora [2], Thomsen [2], Traverso [13], Tsuchiya [14], Turkin [2], Velasco [1], Wauters [15], Werner [2], Wolf [2], Wurden [16], Zhang [2], et al. [1] CIEMAT, Madrid (Spanyolország) [2] Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching, Greifswald (Németország) [3] IPPLM, Varsó (Lengyelország) [4] Oak-Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN (USA) [5] Wigner FK, Budapest, (Magyarország) [6] Forschungszentrum Jülich, Jülich (Németország) [7] Opole Univerisity, Opole (Lengyelország) [8] Princeton Plasma Physics Laboratory, Princeton, NJ (USA) [9] CEA, Cadarache (Franciaország) [10] ThermaVIP Ltd., Cadarache (Franciaország) [11] University of Cagliari, Cagliari (Olaszország) [12] University of Wisconsin, Madison, WI (USA) [13] Auburn University, Auburn, AL (USA) [14] National Institute for Fusion Science, Toki (Japán) [15] ERM, Brussels (Belgium) [16] Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM (USA) [17] Australian National University, Canberra (Ausztrália) 15
Köszönöm a figyelmet! 16