The Wendelstein 7-X (W7-X) aims to demonstrate that the HELIAS line of stellarators can achieve high power and high performance under steady-state conditions. Such a scenario makes stellarators attractive candidates for fusion reactors offering potentially lower operating costs for continuously operated power plants. Therefore, a number of experiments have been performed at W7-X to demonstrate long-pulse operation. During the operational phase 1.2 (OP1.2) at W7-X, which took place in 2017–2018, a 100 s discharge with attached divertor plasmas was achieved, while the detached conditions were sustained for about 27 s. Performed experiments showed that a robust detachment scenario allows to reduce the peak heat flux by almost an order of magnitude and no significant increase of impurity concentration was observed (with Zeff < 1.5). The pulse duration was limited by the thermal limits of inertially (non active) cooled carbon divertor configuration. In operational phase OP2.1, the installation of a new actively water-cooled carbon-fiber composite divertor allowed a significant extension of pulse operation. The longest attached discharge lasted 8 min reaching 1.3 GJ energy throughput. In this experiment, attached plasma was heated with an average of 2.7 MW of ECRH power. The longest detachment phase in OP2.1 was achieved with feed-forward Ne seeding, which kept peak heat flux at the very low level, almost everywhere below 0.5 MW m−2. As a consequence, no significant increase of impurity concentration occurs with the cooler plasma boundary, and the Zeff stayed below 2. The spectroscopic observation confirms that there is no Ne accumulation in the plasma core, which is an important prerequisite for steady-state high power plasmas.
Wendelstein 7-X（W7-X）は、HELIAS系ステラレーターが定常状態条件下で高出力かつ高性能を達成できることを実証することを目指している。このようなシナリオは、連続運転される発電所において潜在的に低い運転コストを提供するため、ステラレーターを核融合炉の魅力的な候補とする。そのため、W7-Xでは長時間パルス運転を実証するために多くの実験が行われてきた。2017年から2018年にかけて実施されたW7-Xの運転フェーズ1.2（OP1.2）では、付着ダイバータプラズマを用いた100秒の放電が達成され、一方、非付着条件は約27秒間維持された。実施された実験により、ロバストな非付着シナリオによってピーク熱流束をほぼ一桁低減でき、また不純物濃度の有意な増加は観測されない（Zeff < 1.5）ことが示された。パルス持続時間は、慣性（非能動）冷却式カーボンダイバータ構成の熱的限界によって制限された。運転フェーズOP2.1では、新しい能動水冷式炭素繊維複合材ダイバータの設置により、パルス運転の大幅な延長が可能となった。最長の付着放電は8分間持続し、1.3 GJのエネルギー投入量に達した。この実験では、付着プラズマは平均2.7 MWのECRHパワーで加熱された。OP2.1における最長の非付着相は、フィードフォワードのNeシーディングによって達成され、これによりピーク熱流束はほぼ全域で0.5 MW m−2未満という非常に低いレベルに保たれた。その結果、より低温のプラズマ境界においても不純物濃度の有意な増加は起こらず、Zeffは2未満に留まった。分光学観測により、プラズマコア内にNeの蓄積がないことが確認され、これは定常状態の高出力プラズマにとって重要な前提条件である。