马克斯·普朗克学会 阿斯德克斯升级版的血浆容器
在底部你可以看到偏滤器的挡板
信用:沃尔克罗德 30年来，阿斯德克斯升级项目一直在为产生气候中性能源的聚变发电厂铺平道路
在此期间，托卡马克聚变装置得到了反复的扩展和改进
不仅仅是因为这个原因，它还提供了许多见解，这些见解被纳入到其他聚变工厂的设计和运行中
例如，阿斯德克斯升级团队已经为英国的喷气试验工厂和法国的Iter试验工厂的运行制定了方案，并对计划中的示范电厂进行了预测
计划于2022年中期进行的转换旨在为工厂的未来做准备
聚变研究的目标是发展一个气候和环境友好的发电厂
像太阳一样，它的目的是从原子核的聚变中获得能量
这种燃料是一种极薄的离子化氢气——等离子体
为了点燃聚变火，等离子体必须被封闭在几乎没有接触的磁场中，并被加热到超过1亿度
为了调节热燃料和周围墙壁之间的相互作用，马克斯·普朗克等离子体物理研究所的科学家为阿斯德克斯升级版配备了一个偏滤器，该偏滤器为该装置命名为:轴对称偏滤器实验
通过额外的磁场，偏滤器场从等离子体中去除杂质并改善其绝热性
然而，与其前身阿斯德克斯相比，阿斯德克斯升级版的偏滤器和等离子体的重要特性，尤其是密度和壁上的负载，更能适应后来发电厂的条件
配备了强大的等离子体加热器和用于观察等离子体的精密测量设备，阿斯德克斯升级版因此可用于开发潜在发电厂的运行模式
在迄今为止的38，700次等离子体放电中，该厂回答了欧洲联合实验喷气发动机和国际实验反应堆Iter以及一个计划中的示范发电厂的基本研究问题
用于等离子体容器的钨壁 随着阿斯德克斯的升级，研究人员朝着未来聚变发电厂迈出了重要的一步，他们用钨而不是碳覆盖了等离子体容器的壁
碳对实验植物有相当大的优势
然而，它不适合发电厂的运行，因为它被等离子体强烈侵蚀，并且自身结合了太多的燃料
由于钨的高熔点，它非常适合作为墙体材料——至少在原则上是这样
但是等离子体很快冷却下来，因为钨原子中即使是最小的杂质也会反复从壁上释放出来
经过大量的实验，Asdex升级团队已经能够处理这个问题
这一成功的直接后果是:在一次重大改造中，欧洲联合实验飞机在2011年获得了一个钨偏滤器
国际实验反应堆Iter团队决定放弃最初计划的碳偏滤器实验，直接使用钨
钨也是示范电厂的参考材料
阿斯德升级等离子体之我见
等离子体的边缘被引导到容器底部的坚固的偏滤器板上
学分:等离子物理MPI 注入氢气可以防止不稳定 在带电等离子体粒子与限制磁场的相互作用中，会发生等离子体限制的各种干扰
这些包括等离子体边缘或ELMs(边缘局部模式)的不稳定性
在这个过程中，边缘等离子体短暂地失去其限制，并且周期性地将等离子体粒子和能量向外投射到容器壁上
虽然像阿斯德克斯升级这样的中型工厂能够应对这种情况，但像Iter这样的大型工厂的分流器可能会过载
为了解决这个问题，我们为升级版开发了防止不稳定的程序
等离子体容器中的16个小磁线圈用它们的磁场完全抑制了不稳定性
第二种方法从最外面的等离子体边缘开始
如果可以通过磁场设定合适的等离子体形状，同时通过注入氢气来确保足够高的粒子密度，那么电化学发光二极管就无法发展
确保连续运行 托卡马克类型的聚变装置(如阿斯德克斯升级装置、喷气装置或Iter)保证了连续运行，这些装置用两个叠加磁场构建磁笼:外部磁线圈产生的环形磁场和等离子体中流动的电流场
通过组合磁场，磁力线以这样一种方式扭曲，它们包围了等离子体
等离子体电流通常由等离子体中的变压器线圈以脉冲方式感应
不像更复杂的星形加速器，整个系统以脉冲方式运行——这是托卡马克的一个缺点
因此，马克斯·普朗克等离子体物理研究所的科学家们正在研究在等离子体中连续产生电流的各种方法
例如，通过注入高频波或粒子束来驱动等离子体中的附加电流
因此，他们成功地在几乎没有变压器的情况下操作了该系统——并且第一次在具有实际相关的金属内壁的机器中操作
如果阿斯德克斯升级版没有配备正常导电的铜线圈，而是超导磁线圈(就像Iter的情况一样)，这一阶段可能会延长更长时间——可能会持续运行
接下来会发生什么 在阿斯德克斯升级版运行的30年中，偏滤器的形状已经改变和优化了几次
研究人员现在想更进一步，测试一种新的偏滤器概念
位于等离子体容器顶部的两个附加磁线圈用于扇出偏滤器磁场，从而使来自等离子体的能量分布在更大的区域
线圈的组装计划在2022年中期开始
这种扩展也将使未来在加青托卡马克的研究能够解决未来示范发电厂的问题
项目负责人阿恩·卡伦巴赫说:“从许多方面来看，阿斯德克斯升级项目可以被视为托卡马克聚变发电厂的蓝图。”
“连同新开发的计算机代码，30多年来开发的样本放电为发电厂提供了可靠的信息
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