在 2022 年秋季成功重新調試后，德國馬克斯普朗克等離子體物理研究所 (IPP) 的 Wendelstein 7-X 仿星器聚變裝置取得了一些重大突破。2023 年的目標是實現(xiàn) 1 吉焦耳的能量周轉，但研究人員現(xiàn)在已經實現(xiàn)了 1.3 吉焦耳。此外，還創(chuàng)造了放電時間的新紀錄，熱等離子體保持了 8 分鐘。

Wendelstein 7-X 是世界上最大的仿星器聚變裝置。其目標是調查此類設施是否適合發(fā)電。仿星器不同于托卡馬克聚變反應堆，例如英國的聯(lián)合歐洲環(huán)面 (JET) 或法國正在建設的 ITER。托卡馬克裝置基于統(tǒng)一的環(huán)形形狀，而仿星器則將這種形狀扭曲成 8 字形。這避免了當限制等離子體的磁線圈在環(huán)形環(huán)外側的密度必然較低時托卡馬克裝置面臨的問題。

Wendelstein 7-X 主體組裝于 2014 年完成，首批等離子體于 2015 年 12 月產生。2018 年底，實驗在兩個成功的工作階段后暫時終止。然后開始升級改造。在為期三年的翻新工程中，Wendelstein 7-X 主要配備了用于墻面元件的水冷系統(tǒng)和升級的供暖系統(tǒng)。

加熱系統(tǒng)現(xiàn)在可以將兩倍的功率耦合到等離子體中，核聚變實驗可以在新的參數(shù)范圍內進行。IPP 仿星器傳輸與動力學部門負責人 Thomas Klinger 教授解釋說：“我們現(xiàn)在正在探索通往更高能源價值的道路，在這樣做的過程中，我們必須逐步進行，以免超載和損壞設施。”

研究人員現(xiàn)在已經達到了一個新的里程碑：他們第一次能夠實現(xiàn) 1.3 吉焦耳的能量周轉——比轉換前達到的最佳值(75 兆焦耳)高 17 倍。能量轉換是耦合加熱功率乘以放電持續(xù)時間的結果。

Wendelstein 7-X 真空容器的紅外圖像顯示的不是等離子體本身，而是水冷偏濾器擋板處的溫度分布。偏濾器隔板用于散發(fā)等離子體的熱量。中心的一條定義線，即所謂的打擊線，清晰可見。這是等離子體接觸偏濾器且溫度最高的地方。在個別地區(qū)，溫度高達 600 攝氏度(紅色區(qū)域)。偏濾器瓦可以承受高達 1200 攝氏度的溫度。

特別耐熱的偏濾器擋板用于消散最大的熱流。它們是內壁的一部分，自設備完工以來，內壁現(xiàn)在由 6.8 公里長的水管系統(tǒng)冷卻。目前世界上還沒有其他核聚變設施具有如此全面冷卻的內壁。等離子體加熱由三部分組成：新安裝的離子加熱、中性粒子注入加熱和電子微波加熱。

對于目前的記錄，電子微波加熱系統(tǒng)尤為重要，因為它可以在幾分鐘內提供大量能量。在平均加熱功率為 2.7 MW 的情況下實現(xiàn)了 1.3 吉焦耳的能量周轉，放電持續(xù)了 480 秒。這也是 Wendelstein 7-X 的新紀錄，也是全球最佳價值之一。升級前，Wendelstein 7-X 以低得多的加熱功率實現(xiàn)了 100 秒的最長等離子時間。幾年內，計劃將能量周轉率提高到 18 吉焦耳，然后等離子保持穩(wěn)定半小時。