stellaratorlaitteita

Stellaratorlaitteet ovat fuusion magneettikonfinointilaitteita, joissa erittäin kuuma plasma pidetään yllä ulkoisilla magneettikentillä. Kentät muodostetaan kokonaan ulkoisista käämeistä, mikä mahdollistaa pitkän, mahdollisesti jatkuvan toiminnan ilman suuria plasman virtoja. Tämän vuoksi stellaratorit tarjoavat potentiaalin vakaaseen ja toistettavaan energianlähteeseen, vaikka niiden suunnittelu ja rakentaminen ovat teknisesti vaativia.

Idea stellarator-laitteista syntyi 1950-luvulla Lyman Spitzerin johtamana. 1960-luvun kokeet osoittivat, että magnettinen konfinointi toroidissa on mahdollista, ja sen jälkeen laitteiden koossa on korostettu taivutetun koon ja kolmiulotteisen kentän hallintaa. Nykyiset suurimmat laitokset ovat Japanin Large Helical Device (LHD) ja Heliotron J sekä Saksassa sijaitseva Wendelstein 7-X. Yhdysvalloissa on toiminut High-β Stellarator Experiment (HSX). Yhteiset piirteet ovat ulkoisten käämien keskittyminen ja erilaisten geometrioiden käyttö neoklassisen transportin vähentämiseksi.

Teknisesti stellaratorit käyttävät modulaarisia käämiryhmiä ja monimutkaisia, kolmiulotteisia kenttämuotoja. Usein tavoitteena on ns. quasi-symmetry, jolla pyritään vähentämään neoklassista transporttia ja parantamaan tukikenttien stabiilisuutta. Laitteet hyödyntävät usein superjohtavia magneettikäämiä, jotta kentät voivat olla riittävän vahvoja ja tehokkaita.

Edut sisältävät mahdollisuuden pitkäaikaiseen, jatkuvaan toimintaan ja vähäisemmän riippuvuuden plasman virroista. Haasteina ovat kuitenkin kenttien suunnittelun ja valmistuksen tekninen monimutkaisuus, suuret kustannukset sekä neoklasi- ja turbulenssitransportin hallinta sekä divertorin rakentaminen.

Nykytilanteessa stellaratorlaitteet muodostavat tärkeän osa fuusion tutkimusta, ja niiden data tukee ymmärrystä kolmiulotteisesta konfinoinnista sekä kehittääkseen mahdollisia tulevia fusion-pilvilaitteita.