Inden for kernesyntese tiltrækker ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), en eksperimentel reaktor, der er under opførelse af et europæisk internationalt konsortium i Cadarache, Frankrig, opmærksomhed. Der findes dog også andre termonukleare kraftværker i Europa, som er meget vigtige. Den eksperimentelle reaktor Wendelstein 7-X, der er placeret i en af bygningerne på Max Planck-instituttet for plasmafysik i Greifswald, Tyskland, er en af dem.
Dens formål er at bidrage til udviklingen af teknologier i forbindelse med udviklingen af termonukleare reaktorer ved hjælp af magnetisk fastholdelse, men dens formel adskiller sig fra den, der er foreslået af ITER eller JET . Faktisk er Wendelstein 7-X-reaktoren en konstruktion af typen stellarator . Den mest åbenlyse forskel mellem tokamak-reaktorer og stellaratorer er deres geometri. De første har form af en torus (eller en doughnut), mens de sidste har en mere kompleks geometri, der ligner en doughnut, der er snoet om sig selv.
Den grundlæggende forskel mellem disse to konstruktioner er imidlertid, at i tokamak-reaktorer skal de magnetiske felter, der begrænser plasmaet, genereres af spoler og induceres af plasmaet selv, mens i stellarator-reaktorer sker alt ved hjælp af spoler. Der er ingen strøm inde i plasmaet. Det betyder i sidste ende, at sidstnævnte er mere komplicerede og vanskelige at fremstille. Heldigvis giver Wendelstein 7-X-eksperimentet allerede meget lovende resultater.
Verdensrekord i plasmaets levetid
De indledende test af denne termonukleare reaktor, der blev gennemført i perioden 2015 til 2018, forløb efter planen, så i november 2018 nåede man en vigtig milepæl: Den skulle modificeres for at installere et vandkølesystem, der kunne fjerne restvarme fra vakuumkammerets vægge mere effektivt, samt et system, der gjorde det muligt for plasmaet at nå højere temperaturer. Det arbejde, der var nødvendigt for disse ændringer, blev afsluttet i august 2022.
Når forskere foretager så væsentlige ændringer i et så kompliceret eksperiment, er de nødt til at gennemgå alt igen inden genstart af maskinen for at sikre, at alt fungerer korrekt. Heldigvis gik alt godt, og i februar 2023 nåede Wendelstein 7-X-reaktoren en vigtig milepæl: den formåede at holde plasmaet stabilt i 8 minutter i træk, hvor reaktoren leverede en samlet energi på 1,3 gigajoule . Men det var ikke nok. Nu er det tid til at underkaste maskinen en ny fase af vedligeholdelse og opgradering med henblik på at komme endnu længere.
Et år senere var reaktoren igen klar til nye eksperimenter og kan nu prale af betydelige forbedringer. De tekniske specialister, der har arbejdet på den i de sidste par måneder, har optimeret styrings- og dataindsamlingssystemerne, forbedret plasmaopvarmningssystemet og indført omkring 50 ekstra diagnostiske tests. Af alle disse forbedringer er det mest betydningsfulde opvarmningssystemet, som nu er i stand til at generere mere end 1 megawatt effekt i plasmaet takket være anvendelsen af mikrobølger. Denne teknologi er kendt som elektron-cyklotronisk resonansopvarmning (ECRH ) .
De første resultater lod ikke vente på sig. Den 22. maj satte denne tyske reaktor verdensrekord ved at opretholde en fusionsreaktion ved hjælp af højtydende plasma i 43 sekunder . Til dato har ingen anden fusionsreaktor været i stand til at forlænge det tredobbelte produkt i så lang tid i langvarige plasmaudladninger. Det er ikke svært at forstå det tredobbelte produkt (også kendt som Lawson-kriteriet). Det er i virkeligheden blot en måleenhed, der vurderer plasmapartiklernes tæthed, deres temperatur og varigheden af den magnetiske fastholdelse, alt sammen med det formål at måle syntesereaktionens effektivitet.
Denne strategi er afgørende, da den giver ingeniører mulighed for at afgøre, om en termonuklear reaktor har overskredet den tærskel, der gør det muligt at generere mere energi, end der var nødvendigt til opvarmning af plasmaet. Når dette punkt er nået, bliver energibalancen positiv, og termonuklear syntese kan opretholdes i lang tid uden behov for konstant tilførsel af energi til opvarmningssystemet. Dette var ikke muligt uden indgrebet fra en ny frossen brintinjektor, der er udviklet af Oak Ridge National Laboratory (USA). Der er dog endnu noget, der er værd at bemærke: Under den nyligt afsluttede kampagne leverede reaktoren 1,8 gigajoule energi, hvilket klart overstiger de 1,3 gigajoule, den nåede i februar 2023.
