Стелларатор Wendelstein 7-X показал свою эффективность

в 19:52, , рубрики: будущее, будущее здесь, Научно-популярное, стеллараторы, термоядерный синтез, энергия, Энергия и элементы питания

Стелларатор Wendelstein 7-X показал свою эффективность - 1

О термоядерном реакторе типа «стелларатор» на Geektimes писали несколько раз. Иногда разговор шел о вполне конкретном стеллараторе — Wendelstein 7-X. На данный момент это крупнейшая система такого типа, которая лишь недавно прошла целый ряд тестов. По их завершению оказалось, что реактор требует небольшой доработки, так что его пришлось вывести из эксплуатации и начать улучшения.

Процесс еще не завершен, но некоторые ранние тесты показали, что эффективность Wendelstein 7-X на высоте. Ученые, причастные к созданию стелларатора, считают, что праздновать рано, но уверенности в своих силах у них заметно прибавилось.

Сам стелларатор построен в Институте Макса Планка по физике плазмы в Грайсвальде. За проектом стоят ученые, которые уверены, что без разработки технологии получения энергии термоядерного синтеза человечество обречено. И действительно, ведь всего лишь 1 грамм дейтерия и трития способны произвести 90 000 кВт⋅ ч энергии, что эквивалентно сжиганию 11 тонн угля.

На днях была опубликована научная работа с описанием результатов тестов стелларатора за предыдущие два года. Как оказалось, ученые смогли снизить величину тока в плазменном шнуре (в стеллараторах этот ток вреден, в отличие от токамаков) в четыре раза по сравнению с токамаками. В целом, ученым удалось довести время удержания плазмы до 160 миллисекунд. На данный момент это лучший результат среди стеллараторов.

После доводки системы специалисты надеются удерживать плазму гораздо дольше, чем в стеллараторах или токамаках до настоящего момента. Специалисты считают, что следующее поколение стеллараторов может достигнуть времени удержания около 30 минут. Это в том случае, если дивертор охлаждения будет работать так, как ожидают ученые.

Стелларатор Wendelstein 7-X показал свою эффективность - 2

В целом в экспериментах плазма показывала необходимую ученым равномерную плотность, что позволяет стабилизировать процесс термоядерной реакции и увеличить время ее проведения. Сейчас дорабатывается система охлаждения. Как только все будет готовы — ученые снова «заведут» стелларатор и продолжат его испытания.

Как известно, термоядерный синтез (управляемый) отличается от способа получения энергии в традиционной ядерной энергии прежде всего тем, что в последнем случае ядра тяжелых элементов разбивают, получая более легкие. В синтезе все наоборот. Сейчас, к сожалению, человечество неспособно получать энергию из реакции термоядерного синтеза. Все, что есть — это водородные бомбы, которые гораздо мощнее обычных атомных и токамаки со стеллараторами, экспериментальные реакторы, которые, как надеются ученые, рано или поздно дадут огромное количество энергии.

Wendelstein 7-X — сложнейшая экспериментальная система. Ученые ставят цель доказать, что управляемый термоядерный синтез способен давать энергию. Пока что некоторые ученые ставят это под сомнение.

Стелларатор Wendelstein 7-X показал свою эффективность - 3
Схематическое изображение стелларатора

Стелларатор создан американским астрофизиком Лайманом Спитцером в 1958 году. Первый образец такого реактора появился в 1959 году в США. Его конструкция сильно отличается от конструкции токамаков, за которые активно ратовали ученые из СССР. Основа конструкции токамаков — тороидальные камеры с магнитными катушками. Шнур из плазмы удерживается благодаря тороидального поля внешних магнитных катушек, а также полодиального поля, которое создается протекающим по плазме током. Для того, чтобы термоядерный реактор такой конструкции работал, ток в нем должен постоянно поддерживаться. Это возможно, хотя и очень сложно сделать.

Wendelstein 7-X состоит из 50 сверхпроводящих катушек высотой около 3,5 метров. Общий вес — 425 тонн. Катушки создают магнитное поле с индукцией в три тесла, что обеспечивает возможность удерживать плазму с температурой более 60 млн градусов.

DOI: 10.1038/s41567-018-0141-9

Автор: marks

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js