Elindult a Wendelstein 7-X szupravezető sztellarátor

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

Elindult a W7-X, XV. Nukleáris Technikai Szimpózium, 2016.

2

Tokamak és sztellarátor • csavart mágneses tér

• csavart mágneses tér

• nagy toroidális áram a plazmában

• 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

A W7-X berendezés Nagysugár:

5,5 m

Kis sugár:

0,53 m

Plazmatérfogat:

30 m3

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 Elindult a W7-X, XV. Nukleáris Technikai Szimpózium, 2016.

5

A W7-X berendezés Wendelstein 7-X The major challenges 3D-s görbületű tekercsek

Plazma kamra

Kriosztát kamra

Sík tekercsek T. Klinger on Wendelstein 7X 6


6

A kamerarendszer A teljes plazma kamra tangenciális megfigyelése AEQ51 PCO PixelFly

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

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 Pulse limit: Emax ~ 2MJ 2015-16 Elért energia: 4 MJ 3 months Grafit limiterek

8 keV PECRH ~ 5 MW Te ~4 keV Ti ~1 keV 2.2 keV 4.3 MW n~2*1019 m-3 4.5*1019 m-3 6 gyrotron <β> ~ 1% 𝜏𝐸 = 100 − 200 𝑚𝑠 β central >2.5 %

OP 1.2 2017 2*5 months

Pulse limit: Emax ~ 80 MJ Grafit divertor, passzív hűtés

PECRH ~ 8 MW PNBIH ~ 7 MW PICRH ~ 1.6 MW

Te ~5 keV Ti ~4 keV n ~ 1.6 x 1020 m-3 <β> ~ 3%

OP 2 2020

Pulse limit: Emax ~ 18 GJ =10 MW, 30 percig Vízhűtéses CFC divertor

PECRH ~ 10 MW PNBID ~ 10 MW PICRH ~ 4 MW Ptot < 20 MW

Te ~ 5 keV Ti ~ 5 keV n ~ 2.4 x 1020 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: tpulse = 50 ms Az első mérések • Hőmérséklet Te ~ 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: tpulse = 250 ms Mérések

• Hőm.: Te ~ 58 millió K • Hőm.: Ti ~ 14 millió K • Sűr.: ne ~ 3 ⋅ 1019 𝑚−3 Elindult a W7-X, XV. Nukleáris Technikai Szimpózium, 2016.

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) Elindult a W7-X, XV. Nukleáris Technikai Szimpózium, 2016.

15

Köszönöm a figyelmet!


16

Elindult a Wendelstein 7-X szupravezető sztellarátor

Recommend Documents