Термоядерный синтез становится на шаг ближе: немецкие ученые успешно запустили экспериментальный реактор Wendelstein 7-X с водородной плазмой

Спустя девять лет разработок и проверок ученые института Макса Планка успешно провели первый запуск экспериментального реактора термоядерного синтеза Wendelstein 7-X, также известного как W7-X, с водородной плазмой. На церемонии запуска присутствовала канцлер Германии Ангела Меркель, которой выпала честь нажать символическую кнопку, давшую обратный отсчет запуску реактора.

2-scientiststo
Изображение плазмы в камере реактора Wendelstein 7-X.

В ходе этого эксперимента, являющегося частью глобальных усилий человечества обуздать ядерный синтез, в камеру реактора подали малое количество водорода, который затем при помощи микроволнового нагрева мощностью два мегаватта разогрели до температуры в 80 миллионов градусов Цельсия. Образовавшаяся в результате плазма находилась в равновесном состоянии в течение всего четверти секунды, а затем была охлаждена. Впрочем, этой доли секунды хватило, чтобы признать эксперимент успешным.

Видеозапись трансляции запуска реактора продолжительностью 44 минуты уже доступна на YouTube. Впрочем, самое интересное – непосредственно запуск – в самом конце видео (41:41).

Сторонники проекта признают, что, вероятнее всего, пройдет несколько десятилетий, прежде чем подобная технология станет доступна человечеству, но при этом твердо верят, что в случае успеха она может заменить ископаемое топливо и обычные ядерные реакторы, являющиеся основным источником энергии для современного общества.

4-scientistsin

Конструкция реактора Wendelstein 7-X в чем-то похожа, а в чем-то сильно отличается от таковой в реакторе ITER, строительство которого на данный момент ведется на юге Франции. Этот тип реакторов носит название стелларатор и представляет собой замкнутую магнитную ловушку для удержания высокотемпературной плазмы. Он был изобретен американским физиком Лайманом Спитцером в 1951 году. Принципиальное отличие стелларатора от токамака (другого типа термоядерного реактора) заключается в том, что магнитное поле для изоляции плазмы от внутренних стенок тороидальной камеры полностью создается внешними катушками. Эта особенность, в числе прочего, позволяет использовать реактор в непрерывном режиме.

Первый запуск реактора Wendelstein 7-X, стоимость которого составляет $435 млн, был проведен в декабре прошлого года, но тогда вместо водорода использовался гелий, который гораздо легче поддается нагреву. Целью этого тестового запуска, в числе прочего, была очистка внутренностей камеры реактора от мелких частиц грязи, оставшихся там после произведения монтажных работ.

«Результаты, полученные во время первого тестового запуска, выглядят весьма многообещающими» – комментирует запуск профессор физики университета Висконсина Дэвид Андерсон. – «Как правило, это [строительство реактора – прим.ред.] весьма сложный и трудоемкий процесс. Но факт рекордно быстрого строительства и последующего ввода установки в эксплуатацию является прямым доказательствами жизнеспособности самой концепции стеллатора».

Реактор Wendelstein 7-X, изначально разрабатываемый для выработки энергии, будет использоваться в качестве испытательного «полигона» ближайшие несколько лет. Полученные в ходе исследований результаты будут использоваться для создания будущих установок для непосредственной генерации энергии.

С нынешней мощностью эксперименты будут продолжаться до середины марта – к этому времени ученые планируют увеличить время удержания плазмы до десяти секунд. Конечная цель проекта Wendelstein 7-X — удержание плазмы в реакторе до получаса и сохранение отношения давления плазмы к давлению удерживающего ее магнитного поля (β) на уровне 4-5 (в процентах).

Источник: phys.org