9月9日，马克斯·普朗克等离子体物理研究所（IPP）发布了最新消息，宣布Wendelstein 7-X（W7-X）开始新一轮的实验活动。
在2023年2月，W7-X创造了一项记录，产生了持续8分钟、功率输出达到1.3千兆焦耳的等离子体。随后，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）的这台仿星器按计划进行了关闭。自那时起，W7-X团队对设备进行了广泛的维护，并增加了新的模块。
W7-X计划在2024年9月10日启动新的实验阶段OP2.2，这一阶段的设备经过了显著的优化。对W7-X本身、控制和数据采集系统、加热系统以及近50种不同的等离子体诊断设备进行了大量扩展、改进和修复。一个重要的目标是显著提高系统的可用性和可靠性，为此进行了系统的故障模式分析。此外，所有系统的科学能力都得到了显著扩展，并增加了重要的新观测仪器。
最重要的两个改进包括：
- 现在，Wendelstein 7-X配备了一种新型加热元件——回旋管，它能通过微波向等离子体注入超过1兆瓦的功率。这种电子回旋共振加热（ECRH）技术能够精确地以等离子体中电子围绕磁场线螺旋运动的频率发射微波。在此之前，W7-X已经装备了十个这样的模块，每个模块在几分钟的运行时间内提供的功率不足1兆瓦，但总和可以达到7.5兆瓦。新的模块在峰值期间能向等离子体提供高达1.5兆瓦的功率。未来，将有十二个这样的模块投入使用，这将显著提升ECRH的最大输出功率。ECRH是长脉冲运行中最为高效和关键的加热方式。这个新的ECRH模块由卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和慕尼黑的泰雷兹公司联合开发，是目前世界上最强大的回旋管。此外，W7-X团队还拥有离子回旋共振加热（ICRH）和中性粒子束加热（NBI）技术。
- W7-X还将首次使用一种新型稳态颗粒喷射器。这一设备由美国能源部（DOE）旗下的橡树岭国家实验室专门为W7-X设计制造，代表了该领域的世界领先水平。它的作用是确保向等离子体中稳定供应氢粒子，这是实现核聚变电厂的关键一步。该喷射器能够制造出冻结氢的长棒状结构，并在几百分之一秒的间隔中定期切割出小颗粒，然后以高压将它们射入等离子体中，类似于吹箭筒的工作原理。
新实验活动的目标是逐步提高所生成等离子体的性能参数。在上一个测量阶段OP2.1中，研究人员能够将等离子体中的离子短暂加热到约3500万摄氏度（等离子体物理学家将其表示为3千电子伏），并通过偏滤器（最耐热的组件）以受控方式排出热能。未来，研究人员希望在更高的等离子体温度下，能够持续几分钟实现这一过程。“我们正在逐步接近更高的加热功率，”IPP所长Thomas Klinger教授说。“一方面，我们的目标是仔细测试W7-X碳壁上的热负荷极限。另一方面，我们想了解等离子体中湍流控制的传输过程以及热量和粒子的排出。”
与实验的最后阶段不同，W7-X团队的目标不是创造等离子体持续时间的新纪录，而是提高能量吞吐量。“现在以低功率值产生长等离子体脉冲是可能的，但科学价值不大，”Klinger教授解释说。“我们的目标是在高等离子体温度下实现长脉冲。这就是我们现在正在努力的方向。”W7-X下一实验阶段的当前计划如下：
-OP2.2：2024年9月 - 2024年12月
-OP2.3：2025年2月 - 2025年5月
-Maintenance（维护）：2025年6月 - 2026年8月
-OP2.4：2026年8月 - 2026年12月
-OP2.5：2027年2月 - 2027年5月
参考链接：
- https://www.ipp.mpg.de/5440378/W7X_startet_OP_09_2024