Термоядерный синтез становится на шаг ближе.
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.
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.
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. 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. 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», – комментирует запуск профессор физики университета Висконсина Дэвид Андерсон (David Anderson).
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).