Por 30 anos, o Asdex Upgrade tem pavimentado o caminho para uma usina de fusão que gera energia neutra para o clima. A planta de fusão tokamak foi repetidamente expandida e melhorada durante esse tempo. Nãoapenas por esse motivo, ele fornece inaºmeras percepções que são incorporadas ao projeto e a  operação de outras usinas de fusão. Por exemplo, a equipe de atualização da Asdex desenvolveu cenários para a operação da planta de teste do Jet no Reino Unido e da planta de teste Iter na Frana§a, bem como previsaµes para uma planta de demonstração planejada. Uma conversão planejada para meados de 2022 tem como objetivo preparar a fa¡brica para o futuro.

O objetivo da pesquisa de fusão édesenvolver uma usina de energia que respeite o clima e o meio ambiente . Como o sol, seu objetivo éderivar energia da fusão de núcleos ata´micos. O combusta­vel para isso éum gás hidrogaªnio ionizado extremamente fino - um plasma . Para acender o fogo de fusão, o plasma deve ser encerrado em campos magnanãticos quase sem contato e aquecido a mais de 100 milhões de graus.

A fim de regular a interação entre o combusta­vel quente e as paredes circundantes, os cientistas do Instituto Max Planck de Fa­sica do Plasma equiparam o Asdex Upgrade com um divertor, que deu a  planta o seu nome: experimento de divertor simanãtrico axial. Por meio de um campo magnético adicional, o campo divertor remove impurezas do plasma e melhora seu isolamento tanãrmico.

No entanto, em contraste com seu predecessor Asdex, o Asdex Upgrade, o divertor e propriedades importantes do plasma, especialmente a densidade e a carga nas paredes, estãomais intimamente adaptados a s condições em uma usina posterior. Equipado com um aquecedor de plasma poderoso e equipamento de medição sofisticado para observar o plasma, o Asdex Upgrade pode, portanto, ser usado para desenvolver modos de operação para uma usina potencial. Em 38.700 descargas de plasma atéo momento, a usina respondeu a questões essenciais de pesquisa para o experimento conjunto europeu Jet e o reator experimental internacional Iter, bem como uma usina de demonstração planejada.

Com a atualização do Asdex, os pesquisadores deram um passo significativo em direção a uma futura usina de fusão ao revestir a parede do vaso de plasma com tungstaªnio em vez de carbono. O carbono tem vantagens considera¡veis ​​para plantas experimentais. No entanto, não éadequado para a operação de uma usina de energia porque éfortemente erodido pelo plasma e liga muito combusta­vel a si mesmo. Por causa de seu alto ponto de fusão , o tungstaªnio éadequado como material de parede - pelo menos em princa­pio. Mas o plasma esfria rapidamente por causa mesmo das menores impurezas nos a¡tomos de tungstaªnio que são repetidamente liberadas da parede. Depois de muita experimentação, a equipe de atualização do Asdex conseguiu lidar com esse problema.

Consequaªncias diretas desse sucesso: Em uma grande reconstrução, o experimento conjunto europeu Jet recebeu um divertor de tungstaªnio em 2011. A equipe do reator experimental internacional Iter decidiu renunciar aos experimentos inicialmente planejados com um divertor de carbono e ir direto para o tungstaªnio. O tungstaªnio também éo material de referaªncia para a usina de demonstração.

Na interação daspartículas de plasma carregadas com o campo magnético confinante, podem ocorrer vários distúrbios do confinamento do plasma. Isso inclui instabilidades na borda do plasma ou ELMs (modos localizados na borda). No processo, o plasma da borda perde brevemente seu confinamento e, periodicamente, lana§apartículas de plasma e energia para fora das paredes dos vasos. Embora as instalações de manãdio porte, como a Asdex Upgrade, sejam capazes de lidar com isso, o divertor em grandes instalações como a Iter pode ficar sobrecarregado. Para solucionar este problema, foram desenvolvidos procedimentos de prevenção de instabilidades para o Asdex Upgrade. Dezesseis pequenas bobinas magnanãticas no vaso de plasma suprimem completamente a instabilidade com seus campos. Um segundo manãtodo comea§a na borda mais externa do plasma. Se a forma correta do plasma puder ser definida - por meio docampo magnético - embora assegure uma densidade departículas suficientemente alta - injetando hidrogaªnio - os ELMs não podem se desenvolver.

A operação conta­nua égarantida por usinas de fusão do tipo tokamak - como o Asdex Upgrade, Jet ou Iter - que constroem a gaiola magnanãtica com dois campos magnanãticos sobrepostos: um campo em forma de anel gerado por bobinas magnanãticas externas e o campo de uma corrente fluindo no plasma. Ao combinar os campos magnanãticos, as linhas de campo são torcidas de forma que envolvem o plasma. A corrente de plasma énormalmente induzida em forma de pulso por uma bobina de transformador no plasma. Ao contra¡rio dos stellarators mais complicados, todo o sistema opera em pulsos - uma deficiência dos tokamaks.

Cientistas do Instituto Max Planck de Fa­sica do Plasma estão, portanto, investigando vários manãtodos de geração conta­nua de corrente no plasma. Por exemplo, ao injetar ondas de alta frequência ou feixes departículas que conduzem uma corrente adicional no plasma. Assim, eles conseguiram operar o sistema quase sem um transformador - e pela primeira vez em uma ma¡quina com uma parede interna meta¡lica praticamente relevante. Se o Asdex Upgrade não tivesse sido equipado com bobinas de cobre normalmente condutoras, mas sim bobinas magnanãticas supercondutoras (como era o caso do Iter), esta fase poderia ter sido estendida por muito mais tempo - potencialmente atéa operação conta­nua.

Durante os 30 anos de operação do Asdex Upgrade, a forma do divertor foi alterada e otimizada várias vezes. Os pesquisadores agora querem dar um passo adiante e testar um novo conceito de divertor. Duas bobinas magnanãticas adicionais no teto do recipiente de plasma destinam-se a espalhar o campo divertor de modo que a energia do plasma seja distribua­da por uma área maior. A montagem das bobinas estãoprogramada para comea§ar em meados de 2022. Essas expansaµes também permitira£o futuras investigações no tokamak de Garching para resolver os problemas de uma futura usina de demonstração. "De muitas maneiras, o Asdex Upgrade pode ser visto como um projeto para uma usina de fusão tokamak", diz o lider do projeto Arne Kallenbach." Junto com ca³digos de computador recanãm-desenvolvidos, as descargas de amostra desenvolvidas ao longo de 30 anos fornecem informações confia¡veis ​​para uma usina de energia. "