Stellaratorlaitokset

Stellaratorlaitokset ovat magneettiseen confinointiin perustuvia tutkimuslaitoksia, joiden plasman toroidinen konfinaatio saavutetaan pääasiassa ulkoisten, monimutkaisten kelojen muodostaman kolmiulotteisen magneettikentän avulla. Toisin kuin monissa tokamak-laitteissa, stellarator ei käytä suurta plasmavirtaa vakauden ylläpitämiseksi, mikä mahdollistaa pitkän tai jatkuvan toiminnan potentiaalin, mutta vaatii erittäin tarkkaa kentän ja rakenteiden suunnittelua sekä valmistusta.

Konseptin etuiksi nähtyjä piirteitä ovat potentiaalinen kyky ylläpitää fuusioreaktiota ilman suuria elektromagneettisia häiriöitä sekä mahdollisuus edetä pysyvän toimintakyvyn suuntaan. Haasteina korostuvat 3D-kentän tarkka toteutus ja monimutkaisten kelojen tarkka valmistus sekä laitteen kokonaiskustannukset ja rakentamisen vaikeus. Nykyteknologiassa kehitys keskittyy parempiin magneettikenttien symmetrioihin, pienempiin epäaitoihin ja parempaan plasma-esi-/lämmitykseen sekä pitkien kokeiden hallintaan.

Merkittäviä stellarator-laitoksia ovat Wendelstein 7-X Saksassa Greifswaldissa, joka on osa Max-Planckin fuusiopraktilaitoksia ja käyttää suuria niukoja superjohtavia keloja; Large Helical Device (LHD) Japaniin NIFS:ssä Tokissa, yhteen maailman suurimmista heijastinelimistä; HSX Yhdysvalloissa Wisconsinin yliopistossa; sekä TJ-II Espanjassa Madridin alueella CIEMATin hallinnoimana. Historiaan kuuluu myös aiemmin käytössä ollut Advanced Toroidal Facility (ATF) Oak Ridgeissä, sekä useita tutkimuslaitteita, jotka ovat kartoittaneet stellaratorin käytännön haasteita ja mahdollisuuksia.

Tutkimuksen tavoitteena on kehittää pitkäaikaista, vakaata ja tehokasta plasman confinaatiota, testata erilaisten coil-konfiguraatioiden vaikutuksia sekä kehittää lämmitys- ja ramping-tekniikoita kohti tulevia pysyviä stellarator-laitoksia.