Uma equipe de cientistas dos EUA e da Alemanha usou um sistema de grandes bobinas magnéticas de "compensação" projetadas e fornecidas pelo Laboratório de Física de Plasma de Princeton (DOE) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) para obter alto desempenho na última rodada de experimentos no Wendelstein 7-X (W7-X) stellarator. A máquina alemã, o maior e mais avançado stellarator do mundo, está sendo usado para explorar a base científica da energia de fusão e testar a adequação do projeto do stellarator para futuras usinas de fusão. Essas plantas usariam reações de fusão, como as que impulsionam o sol para criar uma fonte de energia ilimitada na Terra.

Os novos experimentos demonstraram amplamente a capacidade das cinco bobinas de acabamento de cobre e seu sofisticado sistema de controle, cuja operação é conduzida no local pelo físico do PPPL Samuel Lazerson, para melhorar o desempenho geral do W7-X. "O que é empolgante nisso é que as bobinas de acabamento e a liderança de Sam estão produzindo conhecimento científico que ajudará a otimizar futuros estelares, "disse o físico do PPPL Hutch Neilson, que supervisiona a colaboração do laboratório no W7-X com o Instituto Max Planck de Física do Plasma, que construiu a máquina e agora hospeda a equipe internacional que investiga o comportamento de plasmas confinados em sua configuração magnética única.

Stellarators são tortuosos, instalações em forma de rosquinha cuja configuração contrasta com as instalações em forma de rosca suave chamadas tokamaks, que são mais amplamente utilizadas. Uma grande vantagem dos stellarators é sua capacidade de operar continuamente com baixa potência de entrada para sustentar o plasma sem interrupções do plasma - um risco que os tokamaks enfrentam - permitindo que as instalações operem com eficiência em estado estacionário. Uma desvantagem é que a geometria do stellarator torcido é mais complexa de projetar e construir.

O W7-X completou sua segunda rodada de experimentos em dezembro com recursos aprimorados de aquecimento e medição. Uma característica especial da segunda rodada foi o uso de um "divertor de ilha" para exaurir o calor e as partículas que saem do plasma. Esta importante ferramenta consiste em uma cadeia de campos magnéticos de formato especial na borda do plasma interceptada por 10 placas de divertor. Qualquer desvio desses campos de sua configuração projetada pode causar superaquecimento das placas do divertor e limitar o desempenho do plasma.

Os experimentos recentes demonstraram a capacidade das bobinas de compensação de medir e corrigir tais desvios, que são conhecidos como "campos de erro". O controle de tais campos na borda do plasma permitiu que o W7-X produzisse descargas de plasma com duração de até 30 segundos. "As bobinas de acabamento provaram ser extremamente úteis, não apenas garantindo uma exaustão de plasma equilibrada nas placas do divertor, mas também como uma ferramenta para os físicos realizarem medições de campo magnético de precisão sem precedentes, "disse Thomas Sunn Pederson, Max Planck diretor de stellarator edge e divertor physics.

Alcançar o controle exigia que as bobinas de compensação perturbassem o campo magnético de uma forma que deixasse claro o tamanho do campo de erro. Experimentos complementares feitos pelo cientista de Lazerson e Max Planck, Sergey Bozhenkov, confirmaram as previsões da potência necessária das bobinas de compensação para corrigir os desvios - uma quantidade que equivalia a apenas 10% da potência total das bobinas. "O fato de termos exigido apenas 10 por cento da capacidade nominal das bobinas de acabamento é uma prova da precisão com que o W7-X foi construído, "Disse Lazerson." Isso também significa que temos bastante capacidade de bobina de compensação para explorar cenários de sobrecarga do divertor de uma forma controlada.