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.
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”.
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.
