Новый реактор термоядерного синтеза Wendelstein 7-x
stellarator, известный как W7-X, является самым большим из существующих
реакторов типа стеллатор.
В его конструкции насчитывается 50 электромагнитов,
уникальная структура которых была тщательно рассчитана на компьютере, при
помощи которых шнур разогретой до сверхвысокой температуры плазмы удерживается
внутри 16-метровой кольцевой камеры.
Реализация данного проекта заняла почти
два десятилетия, а его дальнейшее развитие должно обеспечить разработку
ключевых технологий, которые сделают практически безграничную энергию
термоядерного синтеза доступной всему человечеству.
После невероятно сложного процесса монтажа, который
длился почти девять лет и потребовал более чем миллион человеко-часов труда,
реактор W7-X был запущен в декабре прошлого года сотрудниками Института физики
плазмы Макса Планка (Max Planck Institute for Plasma Physics, IPP) в
Грифсвальде, Германия. Во время первого запуска гелий был нагрет до температуры
порядка 1 миллиона градусов Цельсия, а уже в феврале этого года реактор W7-X
произвел первую водородную плазму.
Плазма в камере реактора
За все время работы реактора W7-X было произведено 2200
плазменных импульсов, время удержания плазмы при этом колебалось от секунды до
рекордных шести секунд. Максимальная температура электронов в плазме достигала
отметки в 100 миллионов градусов, а температура ионов составляла порядка 10
миллионов градусов. Нагрев плазмы до столь высокой температуры осуществлялся
при помощи импульса микроволнового излучения, мощностью 4 мегаватта и
длительностью около секунды.
"Мы более чем удовлетворены результатами первых
экспериментальных запусков" - рассказывает профессор Томас Клингер (Thomas
Klinger), руководитель проекта, - "Результаты полностью соответствовали
нашим ожиданиям и они вселяют в нас уверенность в успешную реализацию
задуманных нами дальнейших идей".
Электромагнит реактора
Первый этап исследований при помощи реактора W7-X
завершился в марте этого года. Сейчас реактор частично разобран для того, чтобы
открыть доступ к внутренней части его камеры, и делается это с целью проведения
необходимой модернизации. В рамках этой процедуры будет установлено 6200
графитовых плиток различной формы, которые послужат защитой стенкам камеры.
Дополнительные десять плиток будут выступать в качестве элементов, управляющих
плотностью плазменного шнура и удаляющих из топлива примеси различных
химических элементов.
Сложность и количество запланированных работ означает,
что процесс модернизации реактора будет завершен где-то только к середине 2017
года. Но после этого реактор W7-X будет способен производить импульсы для
разогрева плазмы, мощностью 8 мегаватт, длящиеся до 10 секунд. Очередная
модернизация, в ходе которой реактор получит плитки из углеродного волокна с
водяным охлаждением, что позволит поднять мощность импульсов до 10 мегаватт и
работать реактору непрерывно в течение 30 минут.
И именно на этом этапе ученые
ожидают инициации первых стабильных реакций термоядерного синтеза, которые
сдвинут энергетический баланс установки в положительную область.
