八分钟产生千兆焦耳能量周转的功率等离子体

在2022年秋季成功重新投入使用后，格赖夫斯瓦尔德核聚变实验已超额完成一项重要目标。目标是2023年实现1吉焦耳的能源周转。现在，研究人员甚至在Wendelstein7-X上实现了1.3吉焦耳和放电时间的新记录：热等离子体可以维持8分钟。

在去年夏天结束的三年完工工作中，Wendelstein7-X主要配备了用于墙体元件的水冷系统和升级的供暖系统。后者现在可以将两倍的功率耦合到等离子体中。从此，核聚变实验可以在新的参数范围内进行。

“我们现在正在探索通往更高能量值的道路，”位于格赖夫斯瓦尔德的马克斯普朗克等离子体物理研究所(IPP)的仿星器传输和动力学部门负责人ThomasKlinger教授解释说。“在这样做的过程中，我们必须逐步进行，以免超载和损坏设施。”

2023年2月15日，研究人员达到了一个新的里程碑：他们首次能够在此设备中实现1.3吉焦耳的能量周转。这比转换前达到的最佳值(75兆焦耳)高17倍。能量转换是耦合加热功率乘以放电持续时间的结果。只有可以将大量能量连续耦合到等离子体中，并去除由此产生的热量，发电厂才有可能运行。

等离子放电持续了八分钟

特别耐热的偏滤器挡板用于驱散Wendelstein7-X的最大热流。它们是内壁的一部分，自设备完工以来，内壁现在由6.8公里长的水管系统冷却。目前世界上还没有其他核聚变设施具有如此全面冷却的内壁。

等离子体加热由三部分组成：新安装的离子加热、中性粒子注入加热和电子微波加热。对于目前的记录，电子微波加热系统尤为重要，因为它可以在几分钟内提供大量能量。

在平均加热功率为2.7兆瓦的情况下实现了1.3吉焦耳的能量周转，放电持续了480秒。这也是Wendelstein7-X的新纪录，也是全球最佳价值之一。在完成工作之前，Wendelstein7-X以低得多的加热功率实现了100秒的最长等离子时间。

几年内，计划将Wendelstein7-X的能量周转率提高到18吉焦耳，然后等离子保持稳定半小时。

聚变研究的目标是开发气候和环境友好型发电厂。类似于太阳，它是由原子核聚变产生能量。马克斯普朗克等离子体物理研究所正在探索磁聚变的道路。由于聚变火焰仅在1亿度以上的温度下才会点燃，因此燃料——一种稀薄的氢等离子体——不得与冷容器壁接触。

在磁场的作用下，它几乎无接触地漂浮在真空室内。Wendelstein7-X的磁笼由一圈50个超导磁线圈构成。这是一种仿星器类型的设施，其中线圈的特殊形状是复杂优化计算的结果。在这些线圈的帮助下，仿星器中的等离子体约束质量应该达到与托卡马克型设施相媲美的水平。