Стелларатор в Германии

Энергетика будущего для многих физиков (для прагматиков от мира бизнеса тоже) – это управляемый термоядерный синтез. Немецкий реактор «Wendelstein 7-X», стоимость которого оценивается в 1 млрд. евро, сокращает разрыв между настоящим и таким будущим.

 

Токамак и стелларатор, или немного теории и истории в данном вопросе

 

Классический термоядерный реактор вырабатывает энергию за счет слияния легких элементов в тяжелые (так дейтерий и тритий синтезируют гелий). Управляемый термоядерный синтез может применяться на реакторах по двум перспективным технологиям:

- Токамак (сокращение от «тороидальная камера с магнитными катушками»), где удерживаемая плазма представляет собой шнур тороидальной формы. Удержание плазмы в токамаке обеспечивается магнитным полем, которое, в свою очередь, является производным от вихревого электрического поля. Если токамак не обеспечен вспомогательными устройствами, то его работа возможна лишь в импульсном режиме.

- Стелларатор (название происходит от лат. stella – звезда), где генерация воздействующего на плазму магнитного поля обеспечивается за счет работы внешних магнитных пушек. В вакуумной камере размещают топливо, а удержание плазмы в состоянии равновесия поддерживается работой магнитных поверхностей. Идеальная тороидальная форма для управляемого термоядерного синтеза в стеллараторе достигнута быть не может, потому что задействованные внешние проводники – это достаточно сложная система. Именно стелларатор, в отличие от токамака, способен длительно функционировать в стационарном режиме без внешней помощи.

Впервые концепция работы стелларатора была предложена физиком Лайманом Спитцером из США в 1951 году, но уже в том же году появилась концепция более современного токамака под авторством советских ученых Игоря Тамма и Андрея Сахарова (рассекретить разработки решились лишь в 1956 году).

На данный момент можно с уверенностью говорить о различиях ректоров управляемого термоядерного синтеза, но одни вопрос повис во множестве научных споров: что лучше: токамак или стелларатор. У научного сообщества в сфере ядерной физики единого ответа нет до сих пор.

 

Немецкая концепция генератора Wendelstein 7-X

 

Германия, город Грайсвальд. Именно здесь расположен знаменитый Институт физики плазмы Общества им. Макса Планка. И именно в этом Институте запущен в работу генератор управляемого термоядерного синтеза «Wendelstein 7-X». Сразу уточним, что по своему типу «Wendelstein 7-X» - это стелларатор.

Криостатовая защита и конструкция диаметром в 16 метров содержат в себе «сердце» реактора, технически которое можно охарактеризовать следующим образом:

- 50 неодий-титановых катушек со свойствами сверхпроводимости;

- Масса каждой катушки – 8,5 т, высота – 3,5 м;

- Магнитное поле индукции катушки составляет 3 Тл;

- Большой и малый радиусы плазмы – 5,5 и 0,53 м соответственно;

- Плотность плазмы в генераторе управляемого термоядерного синтеза «Wendelstein 7-X» равна 3*10²° частиц на м куб.;

- Температура плазмы в рабочем состоянии достигает 60-130 млн. градусов по Цельсию.

Разработкой данного стелларатора немцы занялись с 1993 года, общий штат сотрудников здесь сегодня – около 400 человек.

Оценивать экономический потенциал от начала работы генератора «Wendelstein 7-X» пока рано, ведь стеллараторы отличаются от токамаков еще и тем, что «обкатаны» и протестированы они значительно слабее своих «коллег». В любом случае, любой заметный шаг в управляемых реакциях термоядерного синтеза – это прорыв в мировой энергетике, который можно оценивать триллионами долларов в последующие годы.

 

Генераторы термоядерного синтеза: краткий обзор на фоне запуска «Wendelstein 7-X»

 

генератор управляемого термоядерного синтеза

Самым крупным термоядерным реактором Германии до запуска стелларатора «Wendelstein 7-X» был токамак ASDEX (Axially Symmetric Divertor Experiment), созданный все тем же Обществом им. Макса Планка в городе Гархинг. Именно в Гархинге с 1988 по 2002 годы действовал еще и стеллатор «Wendelstein 7-AS» - менее мощный «предок» нынешнего «Wendelstein 7-X».

В японском городе с символическим названием Токи функционирует LHD (Large Helical Device) — наиболее мощный стелларатор в мире до запуска нового немецкого генератора.

В Харьковском физико-техническом институте действует стелларатор (по мощности установка соответствует стелларатору-С). Австралийский стелларатор Н-1 работает в Канберре: его эксплуатацией занимается Исследовательская школа физики и инженерии. А вот российский стелларатор «Л-2М», принадлежащий Институту общей физики Российской академии наук, из-за дефицита средств и отсутствия модернизации уже давно превратился в мебель. Впрочем, российскому руководству пока не под силу обуздать нитку энергомоста к временно аннексированному Крыму, так что тут уж точно не до ядерной физики.

 

И напоследок стоит добавить, что управляемый термоядерный синтез может стать настоящей болью для нефтяников и различных псевдозеленых, кормящихся из их рук. Такая ядерная энергетика позволяет уйти от радиофобии и многочисленных разговорах о вреде радиации раз и навсегда.


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить