Proect Contro
Ви тут:  / Наука і техніка / Вендельштайн 7-Х: Запущен самый большой в мире термоядерный реактор

Вендельштайн 7-Х: Запущен самый большой в мире термоядерный реактор

Ученые приближаются к созданию идеального источника альтернативной энергии

В Германии успешно запущен самый большой в мире термоядерный реактор-стелларатор Wendelstein 7-X, строительство которого продолжалось порядка 15 лет. Основная цель проекта стоимостью более миллиарда евро — проверка эффективности подобной конфигурации реакторов. В перспективе на базе технологии построят термоядерную электростанцию нового поколения, которая обеспечит мир дешевой и чистой энергией.

На Wendelstein 7-X ученые возлагают большие надежды: по мнению физиков, термоядерным синтез — будущее мировой энергетики. Топливом для него является тяжелая вода, содержащая изотоп водорода дейтерий, и тритий. Причем при использовании дейтерия выделяется огромный объем энергии: калорийность термоядерного топлива в миллион раз выше любого из современных неядерных источников энергии. Ученые говорят, что термоядерные электростанции не наносят вреда окружающей среде, а топлива для них достаточно в любой стране мира. По сути, технология управляемого термоядерного синтеза предлагает человечеству неиссякаемый и достаточно безопасный источник энергии, работающий буквально на воде.

Сегодня в мире существуют два перспективных проекта термоядерных реакторов: токамак (тороидальная камера с магнитными катушками) и стелларатор. Конструкцию стелларатора впервые предложил в 1951 году американский физик Лайман Спитцер. Свое название реактор получил от латинского stella — звезда, поскольку внутри такой установки температура сравнима с температурами, достигаемыми внутри ядра Солнца. Стелларатор — своеобразная магнитная ловушка для удержания высокотемпературной плазмы. Принципиальное отличие стелларатора от разработанного в СССР токамака в том, что магнитное поле в стеллаторе для удержания плазмы полностью создается внешними катушками, что позволяет использовать установку и в непрерывном режиме. В токамаке для разогрева плазмы и удержания равновесия плазменного шнура в вакуумной камере применяется электрический ток.

Для создания особой конфигурации магнитного поля в стеллаторе необходимы катушки сложной формы, производство которых было освоено далеко не сразу. Поэтому первые модели стеллараторов давали плазму с худшими параметрами, чем токамаки. И лишь в последнее время, благодаря появлению мощных суперкомпьютеров, позволяющих производить сложнейшие расчеты, разработали технологии, позволяющие удерживать плазму в магнитном поле сложной конфигурации.


Реактор Wendelstein 7-X находится в Грифсвальде, на северо-востоке Германии. Он построен специалистами Института физики плазмы Макса Планка, а все его основные узлы и компоненты были рассчитаны при помощи суперкомпьютера. Wendelstein 7-x является первым полномасштабным оптимизированным стелларатор-реактором, который создает в своей камере неоднородное магнитное поле, имеющее области с завихрениями и напоминающее несколько раз перекрученную ленту Мебиуса. Такое магнитное поле обеспечивает среду, плазма в которой обладает большей стабильностью, а следовательно, всеми реакциями можно управлять более эффективно.

Установка состоит из 70 сверхпроводящих катушек общим весом более 725 тонн. Они способны создавать магнитное поле, удерживающее плазму с температурой 60-130 млн градусов — это в несколько раз выше, чем температура в центре солнечного ядра. Вся конструкция окружена прочной теплоизолирующей оболочкой диаметром 16 метров. Авторы данного проекта надеются поставить на реакторе новый рекорд по удержанию плазмы — 30 минут (нынешний для токамаков составляет 30 секунд).

Эксперименты на Wendelstein 7-X ученые планируют провести в три этапа. На первом, начавшемся 10 декабря, физики проведут опыты с получением в реакторе гелиевой плазмы, которую нужно удерживать в равновесном состоянии 1-2 сек. Выбор для начала запуска гелия обусловлен легкостью его перехода в состояние плазмы. В ходе испытаний первой фазы ученые собираются проверить работу систем реактора и при возникновении неисправностей оперативно их устранять. Вчерашние тесты прошли успешно. Физикам удалось при помощи микроволнового импульса нагреть один миллиграмм газообразного гелия до температуры в миллион градусов и удержать полученную плазму в равновесии в течение 0,1 секунды. Ученые отследили характеристики магнитного поля полученной плазмы и запустили компьютерную систему контроля над магнитным полем. В последующие дни исследователи будут наращивать мощность излучения и повышать температуру плазмы.

На конец января 2016 года намечены испытания с водородной плазмой. После успешного завершения второй фазы экспериментов ученые будут удерживать на Wendelstein 7-X водородную плазму в течение 10 секунд. Конечные цели проекта, которых физики хотят достигнуть на третьем этапе, — удержать плазму в реакторе до получаса. При успешных результатах всех испытаний планируется построить промышленный стелларатор для коммерчески выгодного производства электроэнергии.

По словам руководителя проекта Томаса Клингера, от экспериментов на Wendelstein 7-X зависит будущее термоядерной энергетики. Сейчас важно понять принципы работы установки, выяснить, насколько верны проведенные расчеты и что следует подкорректировать. Wendelstein 7-X является на сегодня самым мощным стелларатором в мире. Его ближайший конкурент — LHD (Large Helical Device), расположен в Японии.

Татьяна Громова

Залишити коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікована. Обов’язкові поля позначені ( * )

Навіщо в роки Другої світової війни фермери розмальовували своїх корів білими смужками

Навіщо в роки Другої світової війни фермери розмальовували своїх корів білими смужками

З самого початку війни у Великобританії всю велику рогату худобу стали фарбувати білою фарбою. Як правило наносилося кілька об'ємних білих…
Россия жалуется, что санкции мешают ей «защитить гражданское население»

Россия жалуется, что санкции мешают ей «защитить гражданское население»

Заместитель постоянного представителя РФ при ООН Геннадий Кузьмин заявил, что международное сотрудничество невозможно, пока «действуют односторонние санкции»