Neutralteilchen-Injektions-Heizung (NBI)
Die Neutralteilchen-Injektions-Heizung nutzt in speziellen Injektoren auf hohe Energien gebrachte Wasserstoffteilchen, um das Plasma aufzuheizen.
Die Neutralteilchen-Injektoren befinden sich in der Wendelstein 7-X-Experimenthalle. In den Injektoren erzeugen Ionenquellen zunächst Wasserstoffionen. Diese werden dann auf hohe Energien in Richtung des Wendelstein 7-X-Plasmas beschleunigt. Da die geladenen Ionen nicht in das Magnetfeld von Wendelstein 7-X eindringen können, versetzt ein nachgeschalteter Neutralisator diese durch Anlagerung von Elektronen wieder in den neutralen Zustand. Im Plasma verlieren diese schnellen neutralen Wasserstoffatome durch Stöße mit den Ionen ihr Elektron wieder und sind damit vom Magnetfeld als schnelle Ionen eingeschlossen. Durch weitere Stöße geben sie ihre Energie an die Plasmateilchen ab und tragen so zur Plasmaheizung bei. Gleichzeitig erhöht sich dadurch die Anzahl der Wasserstoffionen im Plasma.
Für Wendelstein 7-X sind im Endausbau zwei Neutralteilchen-Injektoren mit jeweils vier Ionenquellen geplant. Ihre Technologie basiert auf dem an ASDEX Upgrade erfolgreich eingesetzten NBI-System. Da sich einige Komponenten während des Betriebs aufheizen, können diese Injektoren noch nicht im Dauerbetrieb verwendet werden, sondern tragen in jeweils maximal zehn Sekunden langen Pulsen etwa alle fünf Minuten zu den Experimenten bei. Eine Entwicklung hin zum Dauerbetrieb ist vorgesehen.
Die Gesamtheizleistung wird bei der Verwendung von Wasserstoffionen 7 MW betragen (Teilchenenergie 55 keV). Mit Deuterium – schwerem Wasserstoff – erreicht man mit 60 keV etwas höhere Teilchenenergien und eine Gesamtleistung von 10 MW.
In der Experimentphase OP1.2b wurde zunächst ein Injektor mit zwei Quellen und damit einer im Plasma deponierten Gesamtleistung von etwas 3 MW in Betrieb genommen und erfolgreich für Experimente genutzt
Es ist geplant – beginnend mit der Experimentphase OP2.1 – beide Injektoren mit jeweils beiden Ionenquellen mit Wasserstoff zu betreiben.