Fysikern Sam Lazerson från US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har samarbetat med tyska forskare för att bekräfta att Wendelstein 7-X (W7-X) fusionsenergienhet kallas en stellarator i Greifswald, Tyskland, producerar högkvalitativa magnetfält som överensstämmer med deras komplexa design.

Resultaten, publicerad i 30 november -numret av Naturkommunikation , avslöjade ett felfält - eller avvikelse från den utformade konfigurationen - på mindre än en del av 100, 000. Sådana resultat kan bli ett viktigt steg mot att verifiera genomförbarheten för stellaratorer som modeller för framtida fusionsreaktorer.

W7-X, för vilken PPPL är den ledande amerikanska samarbetspartnern, är den största och mest sofistikerade stellaratorn i världen. Byggd av Max Planck Institute for Plasma Physics i Greifswald, den färdigställdes 2015 som föregångaren till stellatorns design. Andra medarbetare i det amerikanska teamet inkluderar DOE:s Oak Ridge och Los Alamos National Laboratories, tillsammans med Auburn University, Massachusetts Institute of Technology, University of Wisconsin-Madison och Xanthos Technologies.

Twisty magnetfält

Stellaratorer begränsar det heta, laddad gas, annars känd som plasma, som bränner fusionsreaktioner i vridna-eller 3-D-magnetfält, jämfört med de symmetriska - eller 2D - fälten som de mer använda tokamakerna skapar. Den vridna konfigurationen gör det möjligt för stellaratorer att styra plasma utan behov av den ström som tokamaker måste framkalla i gasen för att slutföra magnetfältet. Stellaratorplasma löper således liten risk för störningar, som kan hända i tokamaks, orsakar att den interna strömmen plötsligt stannar och fusionsreaktioner stängs av.

PPPL har spelat nyckelroller i W7-X-projektet. Laboratoriet konstruerade och levererade fem låddörrstorlekar som finjusterar stellatorns magnetfält och möjliggör deras mätning. "Vi har bekräftat att den magnetiska bur som vi har byggt fungerar som designat, "sa Lazerson, som ledde ungefär hälften av experimenten som validerade konfigurationen av fältet. "Detta återspeglar USA:s bidrag till W7-X, " han lade till, "och belyser PPPL:s förmåga att genomföra internationella samarbeten." Stöd för detta arbete kommer från Euratom och DOE Office of Science.

För att mäta magnetfältet, forskarna lanserade en elektronstråle längs fältlinjerna. De fick därefter ett tvärsnitt av hela magnetytan genom att använda en fluorescerande stav för att korsa och svepa genom linjerna, därigenom inducerar fluorescerande ljus i form av ytan.

Anmärkningsvärd trohet

Resultaten visade en anmärkningsvärd trohet mot utformningen av det mycket komplexa magnetfältet. "Så vitt vi vet, "författarna skriver om skillnaden mellan mindre än en del av 100, 000, "Detta är en noggrannhet utan motstycke, både när det gäller den inbyggda konstruktionen av en fusionsenhet, såväl som vid mätning av magnetisk topologi. "

W7-X är den senaste versionen av stjärnkonceptet, som Lyman Spitzer, astrofysiker vid Princeton University och grundare av PPPL, har sitt ursprung under 1950 -talet. Stellaratorer gav mest plats för tokamaker ett decennium senare, eftersom de munkformade anläggningarna är enklare att designa och bygga och i allmänhet begränsa plasma bättre. Men de senaste framstegen inom plasmateori och beräkningskraft har lett till förnyat intresse för stellaratorer.

Sådana framsteg fick författarna att undra om enheter som W7-X kan ge ett svar på frågan om stellaratorer är det rätta konceptet för fusionsenergi. År med plasmafysikforskning kommer att behövas för att ta reda på, de avslutar, och "den uppgiften har just börjat."