У Німеччині успішно запущений найбільший  у світі термоядерний  реактор-стелларатор Wendelsteіn 7-X, будівництво якого тривало порядку 15 років. Основна мета проекту вартістю більше мільярда євро - перевірка ефективності подібної конфігурації реакторів. У перспективі на базі технології побудують термоядерну електростанцію нового покоління, що забезпечить мир дешевою й чистою енергією.  

На Wendelsteіn 7-X учені покладають більші надії: на думку фізиків, термоядерним синтез - майбутнє світової енергетики. Паливом для нього з важка вода, що містить ізотоп водню дейтерій, і тритій. Причому  при використанні з виділяється величезний обсяг енергії: калорійність термоядерного палива в мільйон разів вище кожного із сучасних неядерних джерел енергії. Учені говорять, що термоядерні електростанції не наносять шкоди навколишньому середовищу, а палива для них досить у будь-якій країні миру. По суті, технологія керованого термоядерного синтезу пропонує людству невичерпний і досить безпечне джерело енергії, що працює буквально на воді.

 

Сьогодні у світі існують два перспективних проекти термоядерних реакторів: токамак (тороидальная камера з магнітними котушками) і стелларатор. Конструкцію стелларатора вперше запропонував в 1951 році американський фізик Лайман Спитцер. Своя назва реактор одержала від латинського stella - зірка, оскільки усередині такої установки температура порівнянна з температурами, що досягають усередині ядра Сонця. Стелларатор - своєрідна магнітна пастка для втримання високотемпературної плазми. Принципова відмінність стелларатора від розробленого в СРСР токамака в тім, що магнітне поле в стеллаторе для втримання плазми повністю створюється зовнішніми котушками, що дозволяє використати установку й у безперервному режимі. У токамаке для розігріву плазми й утримання рівноваги плазменного шнура у вакуумній камері застосовується електричний струм.

 

Для створення особливої конфігурації магнітного поля в стеллаторе необхідні котушки складної форми, виробництво яких було освоєно далеко не відразу. Тому перші моделі стеллараторов давали плазму з гіршими параметрами, чим токамаки. І лише останнім часом , завдяки появі потужних суперкомп"ютерів, що дозволяють робити сложнейшие розрахунки, розробили технології, що дозволяють утримувати плазму в магнітному полі складної конфігурації.

Реактор Wendelsteіn 7-X перебуває в Грифсвальде, на північному сході Німеччини. Він побудований фахівцями Інституту фізики плазми Макса Планка, а всі його основні вузли й компоненти були розраховані за допомогою суперкомп"ютера. Wendelsteіn 7-x є першим повномасштабним оптимизированным стелларатор-реактором, що створює у своїй камері неоднорідне магнітне поле, що має області із завихреннями й нагадує кілька разів перекручену стрічку Мебиуса. Таке магнітне поле забезпечує середовище, плазма в якій має більшу стабільність, а отже, всіма реакціями можна управляти більш ефективно.

 

Установка складається з 70 надпровідних котушок загальною вагою більше 725 тонн. Вони здатні створювати магнітне поле, що втримує плазму з температурою 60-130 млн градусів - це в кілька разів вище, ніж температура в центрі сонячного ядра. Вся конструкція оточена міцною теплоизолирующей оболонкою діаметром 16 метрів. Автори даного проекту сподіваються поставити на реакторі новий рекорд по втриманню плазми - 30 хвилин (нинішній для токамаков становить 30 секунд).

Експерименти на Wendelsteіn 7-X учені планують провести в три етапи. На першому, що начались 10 грудня, фізики проведуть досвіди з одержанням у реакторі гелієвої плазми, яку потрібно втримувати в рівноважному стані 1-2 сек. Вибір для початку запуску гелію з легкістю його переходу в стан плазми. У ході випробувань першої фази вчені збираються перевірити роботу систем реактора й при виникненні несправностей оперативно їх усувати. Учорашні тести пройшли успішно. Фізикам удалося за допомогою мікрохвильового імпульсу нагріти один міліграм газоподібного гелію до температури в мільйон градусів й удержати отриману плазму в рівновазі протягом  0,1 секунди. Учені відстежили характеристики магнітного поля отриманої плазми й запустили комп"ютерну систему контролю над магнітним полем. У наступні дні дослідники будуть нарощувати потужність випромінювання й підвищувати  температуру плазми.

 

На кінець січня 2016 року намічені випробування з водневою плазмою. Після успішного завершення другої фази експериментів учені будуть утримувати на Wendelsteіn 7-X водневу плазму протягом  10 секунд. Кінцеві цілі проекту, яких фізики хочуть досягти на третьому етапі, - удержати плазму в реакторі до напівгодини. При успішних результатах всіх випробувань планується побудувати промисловий стелларатор  для комерційно вигідного виробництва електроенергії.

За словами керівника проекту Томаса Клингера, від експериментів на Wendelsteіn 7-X залежить майбутнє термоядерної енергетики. Зараз важливо зрозуміти принципи роботи установки, з"ясувати, наскільки вірні проведені розрахунки й що треба подкорректировать. Wendelsteіn 7-X є на сьогодні самим потужним стелларатором у світі. Його найближчий конкурент - LHD (Large Helіcal Devіce), розташований у Японії.

 

За матеріалами сайту Ділова столиця