[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki8\/2020\/12\/25\/national-compact-stellarator-experiment-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki8\/2020\/12\/25\/national-compact-stellarator-experiment-wikipedia\/","headline":"National Compact Stellarator Experiment – Wikipedia","name":"National Compact Stellarator Experiment – Wikipedia","description":"before-content-x4 Das National Compact Stellarator Experiment, NCSX Kurz gesagt, es handelte sich um ein Experiment zur magnetischen Fusionsenergie, das auf","datePublished":"2020-12-25","dateModified":"2020-12-25","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki8\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki8\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/c\/cf\/NCSX_machine_desgin.jpg\/220px-NCSX_machine_desgin.jpg","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/c\/cf\/NCSX_machine_desgin.jpg\/220px-NCSX_machine_desgin.jpg","height":"273","width":"220"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki8\/2020\/12\/25\/national-compact-stellarator-experiment-wikipedia\/","wordCount":2583,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4  Das National Compact Stellarator Experiment, NCSX Kurz gesagt, es handelte sich um ein Experiment zur magnetischen Fusionsenergie, das auf dem am Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) erstellten Stellarator-Design basiert.  NCSX war eines von mehreren neuen Stellarator-Designs aus den 1990er Jahren, die entstanden sind, nachdem Studien neue Geometrien illustriert hatten, die eine bessere Leistung boten als die einfacheren Maschinen der 1950er und 1960er Jahre.  Im Vergleich zu den \u00fcblicheren Tokamaks waren diese viel schwieriger zu entwerfen und zu bauen, erzeugten jedoch ein weitaus stabileres Plasma, das Hauptproblem bei einer erfolgreichen Fusion.Das Design erwies sich als zu schwierig zu bauen und \u00fcberschritt wiederholt das Budget und die Zeitpl\u00e4ne.  Das Projekt wurde schlie\u00dflich am 22. Mai 2008 abgebrochen,[1]  \u00fcber 70 Millionen Dollar ausgegeben zu haben.[2]Wendelstein 7-X untersucht viele der Konzepte, die NCSX beabsichtigt hat.  Table of ContentsGeschichte[edit]Fr\u00fche Stellaratoren[edit]Kompakte Stellaratoren[edit]NCSX-Design[edit]NCSX-Konstruktion[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Externe Links[edit]Geschichte[edit]Fr\u00fche Stellaratoren[edit]Stellaratoren sind eines der ersten Fusionskraftkonzepte, das urspr\u00fcnglich 1952 vom Princeton-Astrophysiker Lyman Spitzer w\u00e4hrend der Fahrt mit den Sesselliften in Aspen entworfen wurde.  In Anbetracht der Bewegung von Plasmen in den Sternen erkannte Spitzer, dass einfache Anordnungen von Magneten kein Plasma in einer Maschine einschlie\u00dfen w\u00fcrden – das Plasma w\u00fcrde \u00fcber die Felder driften und schlie\u00dflich auf das Gef\u00e4\u00df treffen.  Seine L\u00f6sung war einfach;  Durch Biegen der Maschine um eine 180-Grad-Drehung, wobei anstelle eines Donuts eine Acht gebildet wird, befindet sich das Plasma abwechselnd auf der Innen- oder Au\u00dfenseite des Gef\u00e4\u00dfes und driftet in entgegengesetzte Richtungen.  Die Aufhebung der Nettodrift w\u00e4re nicht perfekt, aber auf dem Papier schien die Verz\u00f6gerung der Driftraten mehr als ausreichend zu sein, damit das Plasma die Fusionsbedingungen erreichen konnte.In der Praxis war dies nicht der Fall.  Ein Problem, das bei allen Fusionsreaktorkonstruktionen dieser Zeit beobachtet wurde, war, dass die Plasmaionen viel schneller als die klassische Theorie vorhergesagt drifteten, hunderte bis tausendmal schneller.  Entw\u00fcrfe, die Stabilit\u00e4t in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von Sekunden nahelegten, wurden zu Maschinen, die bestenfalls f\u00fcr Mikrosekunden stabil waren.  Mitte der 1960er Jahre schien das gesamte Fusionsenergiefeld ins Stocken geraten zu sein.  Erst die Einf\u00fchrung des Tokamak-Designs im Jahr 1968 rettete das Feld.  Sowjetische Maschinen zeigten eine um mindestens eine Gr\u00f6\u00dfenordnung bessere Leistung als westliche Konstruktionen, obwohl sie immer noch weit hinter den praktischen Werten zur\u00fcckblieben.  Die Verbesserung war so dramatisch, dass die Arbeit an anderen Designs weitgehend endete, als Teams auf der ganzen Welt begannen, den Tokamak-Ansatz zu untersuchen.  Dies beinhaltete die neuesten Stellarator-Designs;  Das Modell C war erst k\u00fcrzlich in Betrieb gegangen und wurde schnell in den symmetrischen Tokamak umgewandelt.In den sp\u00e4ten 1980er Jahren war klar, dass der Tokamak zwar ein gro\u00dfer Fortschritt war, aber auch neue Probleme mit sich brachte.  Insbesondere der Plasmastrom, den der Tokamak zur Stabilisierung und Erw\u00e4rmung verwendete, war selbst eine Quelle von Instabilit\u00e4ten, als der Strom anstieg.  Ein Gro\u00dfteil der folgenden 30 Jahre der Tokamak-Entwicklung konzentrierte sich auf M\u00f6glichkeiten, diesen Strom auf das Niveau zu erh\u00f6hen, das f\u00fcr die Aufrechterhaltung einer n\u00fctzlichen Fusion erforderlich ist, w\u00e4hrend sichergestellt wird, dass derselbe Strom nicht zum Aufbrechen des Plasmas f\u00fchrt.  Kompakte Stellaratoren[edit]Als das Ausma\u00df des Problems mit dem Tokamak offensichtlich wurde, begannen Fusionsteams auf der ganzen Welt, andere Designkonzepte neu zu betrachten.  Unter einer Reihe von Ideen, die w\u00e4hrend dieses Prozesses festgestellt wurden, schien insbesondere der Stellarator eine Reihe potenzieller \u00c4nderungen zu haben, die seine Leistung erheblich verbessern w\u00fcrden.Die Grundidee des Stellarators bestand darin, das Layout der Magnete zu verwenden, um eine baldige Drift auszugleichen, aber die einfachen Designs der 1950er Jahre taten dies nicht in dem erforderlichen Ma\u00dfe.  Ein gr\u00f6\u00dferes Problem waren die Instabilit\u00e4ten und Kollisionseffekte, die die Diffusionsraten stark erh\u00f6hten.  In den 1980er Jahren wurde festgestellt, dass eine M\u00f6glichkeit zur Verbesserung der Tokamak-Leistung darin bestand, nicht kreisf\u00f6rmige Querschnitte f\u00fcr den Plasmaeinschlussbereich zu verwenden.  Ionen, die sich in diesen ungleichm\u00e4\u00dfigen Bereichen bewegen, w\u00fcrden sich vermischen und die Bildung von Instabilit\u00e4ten im gro\u00dfen Ma\u00dfstab aufl\u00f6sen.  Die Anwendung der gleichen Logik auf den Stellarator schien die gleichen Vorteile zu bieten.  Da dem Stellarator jedoch der Plasmastrom fehlte oder ihn senkte, w\u00e4re das Plasma von Anfang an stabiler.Wenn man das Magnetlayout ber\u00fccksichtigt, das zur Erreichung beider Ziele erforderlich ist, einen verdrehten Pfad um den Umfang des Ger\u00e4ts sowie viele kleinere Drehungen und Mischungen auf dem Weg, wird das Design \u00e4u\u00dferst komplex und geht weit \u00fcber die F\u00e4higkeiten herk\u00f6mmlicher Designwerkzeuge hinaus.  Nur durch die Verwendung von massiv parallelen Computern konnten die Entw\u00fcrfe eingehend untersucht und geeignete Magnetentw\u00fcrfe erstellt werden.  Das Ergebnis war ein sehr kompaktes Ger\u00e4t mit einem geringen Aspektverh\u00e4ltnis, das au\u00dfen deutlich kleiner als ein klassisches Design f\u00fcr ein bestimmtes Plasmavolumen ist.  Niedrigere Seitenverh\u00e4ltnisse sind sehr w\u00fcnschenswert, da sie es erm\u00f6glichen, dass eine Maschine mit einer bestimmten Leistung kleiner wird, was die Baukosten senkt.In den sp\u00e4ten 1990er Jahren hatten die Studien zu neuen Stellarator-Designs einen geeigneten Punkt f\u00fcr den Bau einer Maschine unter Verwendung dieser Konzepte erreicht.  Im Vergleich zu den Stellaratoren der 1960er Jahre k\u00f6nnten die neuen Maschinen supraleitende Magnete f\u00fcr viel h\u00f6here Feldst\u00e4rken verwenden, nur geringf\u00fcgig gr\u00f6\u00dfer als das Modell C sein, jedoch ein weitaus gr\u00f6\u00dferes Plasmavolumen aufweisen und eine Plasmafl\u00e4che aufweisen, die von kreisf\u00f6rmig bis planar variiert zur\u00fcck, w\u00e4hrend Sie mehrmals drehen.NCSX-Design[edit]  Modulare Spulen und vorhergesagte PlasmaformPlasmadetailsHauptradius: 1,4 m, Seitenverh\u00e4ltnis: 4,4, [3]::3Magnetfeld: 1,2 T – 1,7 T (Bis zu 2 T auf der Achse f\u00fcr 0,2 s[4])quasi-achsensymmetrisches Feld, insgesamt 3 Feldperioden.[4]  Strebt Beta> 0,04 an.[4]Magnetspulen18 modulare Spulen (jeweils 6 der Typen A, B, C) aus gewickeltem Kupferdraht, gek\u00fchlt mit fl\u00fcssigem Stickstoff (LN2),18 Ringspulen, massives Kupfer, gek\u00fchlt mit LN2,6 Paare poloidaler Feldspulen, massives Kupfer, gek\u00fchlt mit LN2,48 Trimmspulen.[3]::3Die 18 modularen Spulen haben eine komplizierte 3D-Form, ~ 9 verschiedene Kurven in verschiedenen Ebenen.  Einige der Spulen w\u00fcrden 15 Minuten ben\u00f6tigen, um zwischen hohem I wieder abzuk\u00fchlen2t Plasma l\u00e4uft.[5]::4Plasmaerw\u00e4rmungDa dem Stellarator der Plasmastrom des Tokamaks als Heizform fehlt, wird das Plasma mit externen Ger\u00e4ten erw\u00e4rmt.  Bis zu 12 MW externe Heizleistung w\u00e4ren f\u00fcr die NCSX-Kammer verf\u00fcgbar gewesen, bestehend aus 6 MW aus tangentialer Neutralstrahlinjektion und 6 MW aus Hochfrequenzheizung (im Wesentlichen einem Mikrowellenofen).  Bis zu 3 MW Elektronenzyklotronheizung w\u00e4ren auch in zuk\u00fcnftigen Iterationen des Entwurfs verf\u00fcgbar gewesen.Die Gesamtkosten des Projekts belaufen sich auf 102 Mio. USD f\u00fcr den Fertigstellungstermin im Juli 2009.[1]Erste Vertr\u00e4ge im Jahr 2004 platziert.[4]NCSX-Konstruktion[edit]  Aufbau einer modularen Spule f\u00fcr NCSXNachdem das Design weitgehend abgeschlossen war, begann die PPPL mit dem Bau einer solchen Maschine, der NCSX, die alle diese Konzepte testen sollte.  Das Design verwendete achtzehn komplizierte Handaufzugsmagnete, die dann zu einer Maschine zusammengebaut werden mussten, bei der die maximale Abweichung von der perfekten Platzierung nicht mehr als 1,5 Millimeter (0,059 Zoll) \u00fcber das gesamte Ger\u00e4t betrug.[6]  Das all dies umgebende Vakuumgef\u00e4\u00df war ebenfalls sehr komplex, mit der zus\u00e4tzlichen Komplikation, die gesamte Verkabelung zu f\u00fchren, um die Magnete mit Strom zu versorgen.[7]Die Montagetoleranzen waren sehr eng und erforderten den Einsatz von Messsystemen einschlie\u00dflich Laser Tracker und Photogrammetrieger\u00e4ten auf dem neuesten Stand der Technik.  Es wurden zus\u00e4tzliche Mittel in H\u00f6he von 50 Mio. USD ben\u00f6tigt, die \u00fcber die n\u00e4chsten drei Jahre verteilt waren, um die Montage innerhalb der Toleranzanforderungen abzuschlie\u00dfen.  Die Komponenten f\u00fcr den Stellarator wurden mit 3D-Laserscanning gemessen und untersucht, um Modelle in mehreren Phasen des Herstellungsprozesses zu entwerfen.[8]Die erforderlichen Toleranzen konnten nicht erreicht werden;  Beim Zusammenbau der Module wurde festgestellt, dass Teile in Kontakt waren, nach der Installation durchhingen und andere unerwartete Effekte die Ausrichtung sehr erschwerten.[citation needed]  In das Design wurden Korrekturen eingearbeitet, aber jede verz\u00f6gerte die Fertigstellung weiter und erforderte mehr Mittel.[citation needed]  (Die Kostensch\u00e4tzung f\u00fcr 2008 betrug 170 Mio. USD, die Fertigstellung ist f\u00fcr August 2013 geplant.)[1]  Schlie\u00dflich wurde eine Go \/ No-Go-Bedingung auferlegt, und als das Ziel nicht im Rahmen des Budgets erreicht wurde, wurde das Projekt abgebrochen.[1]Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ ein b c d Zukunft des Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), Erkl\u00e4rung von Dr. Raymond L. Orbach, Unterstaatssekret\u00e4r f\u00fcr Wissenschaft und Direktor, Office of Science, US-Energieministerium, 22. Mai 2008^ NCSX-Budgetbericht Dezember 2007^ ein b [ncsx.pppl.gov\/Metrology\/NCSXDimControl_EllisSOFE_070615.ppt Dimensional Control for the National Compact Stellarator Experiment. Ellis et al. June 2007]^ ein b c d Fortschritte im NCSX-Bau Reiersen et al.  2007^ [ncsx.pppl.gov\/NCSX_Engineering\/Technical_Data\/SDDs\/PDR_SDDs\/SDD_WBS4_C.doc Electrical Power Systems (WBS 4). 2003]^ NCSX Modular Coil Fabrication “, PPPL, Zweiundzwanzigstes Symposium \u00fcber Fusionstechnik, 2007^ “Entwurf und Installation externer Flussschleifen des NCSX-Vakuumbeh\u00e4lters, PPPL, Zweiundzwanzigstes Symposium \u00fcber Fusionstechnik, 2007^ Fallstudie Archiviert 03.04.2010 an der Wayback-Maschine des US-EnergieministeriumsExterne Links[edit]     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4"},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki8\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki8\/2020\/12\/25\/national-compact-stellarator-experiment-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"National Compact Stellarator Experiment – Wikipedia"}}]}]