Wendelstein 7-X聚变反应堆新进展：等离子体温度达到太阳核心的两倍

恒星反应堆跟更常见的、对称的环形托卡马克聚变反应堆不同，它们是充满曲折和转折的、极其复杂的结构。就像所有的核聚变反应堆一样，其目标是通过将等离子流置于极端的温度和压力下迫使原子碰撞和聚变在一起进而产生巨大的能量以重现太阳内部的过程。

Wendelstein 7-X反应堆非常复杂，需要超级计算机来设计。当它绕着一个扭曲和旋转的圆形腔圈时，它使用一系列的50个超导磁线圈来固定等离子体。2018年，该项目的物理学家们为这种类型的聚变反应堆创造了能量密度和等离子体约束的新记录。

这些实验还实现了等离子体被加热到2000万摄氏度--轻松超过太阳1500万摄氏度(2700万华氏度)的温度。但事实证明，Wendelstein 7-X可能注定要承受更高的温度。

工程师们在设计Wendelstein 7-X时着手解决一个比托卡马克更困扰经典恒星设计的问题，即一种被称为“新古典传输”的热损失。这是由于加热的粒子之间的碰撞将一些粒子撞出轨道，导致它们从磁场中向外漂移。Wendelstein 7-X的磁场笼经过了非常仔细的优化进而防止这些类型的损耗。

为了确定这个精心的计划是否成功，来自马克斯·普朗克等离子体物理研究所和普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的科学家们对这颗恒星的破纪录实验进行了详细的新分析。这项分析集中在X射线成像晶体光谱仪收集的诊断数据上，其显示了新古典输运的急剧减少。

PPPL物理学家Novimir Pablant说道：“这表明优化后的W7-X形状减少了新古典输运，这对于W7-X实验中看到的性能是必要的。这是一种展示优化有多重要的方式。”

这一性能是通过目前可用的“适度加热功率”实现的，科学家们表示，分析表明，Wendelstein 7-X能限制热量从而使其在未来达到太阳核心温度的两倍。但在研究核聚变的过程中，除了应对高温之外，还有很多问题需要解决，包括解决其他形式的热损失。进一步的实验计划在2022年进行，其中将包括一个新的水冷却系统设计，该设计可以便于进行更长时间的实验。

Pablant说道：“这种设计成功了，这对核聚变来说真是令人兴奋的消息。这清楚地表明，这种优化是可以做到的。”