Po 19 latach, 1,1 mln roboczogodzin, wydaniu ponad 1 mld euro, naukowcy z Instytutu Maxa Plancka w Niemczech właśnie zakończyli pracę nad reaktorem syntezy jądrowej nie przypominającym żadnej innej dotychczasowej konstrukcji. Eksperymentalne urządzenie może postawić świat energii jądrowej na głowie. Ujarzmienie kontrolowanej syntezy termojądrowej zapewniłoby nieograniczone zasoby energetyczne na tysiąclecia. W budowie stellaratora w niemieckim ośrodku badawczym w Greifswald uczestniczyli Polacy.

Science Magazine

Grafika: IPP

„Projekt można określić mianem badań podstawowych, które pozwolą opanować procesy niezbędne do uzyskiwania energii termojądrowej w przyszłości. To front rozwoju technologii” powiedział podczas wstępnych testów w Greifswald podsekretarz stanu w Ministerstwie Nauki, prof. Włodzisław Duch.

Science Magazine

Foto: IPP/Wolfgang Filser

Reaktor Wendelstein 7-X został zaprojektowany przez superkomputer. Urządzenie znane jako stellarator jest największym tego typu, jakie kiedykolwiek zbudowano. Podobnie jak w tokamaku, stellarator utrzymuje plazmę wewnątrz pierścienia pól magnetycznych. Jednak kształt torusa klatki pola magnetycznego stwarza problem: pierścienie, które wytwarzają pole magnetyczne są zbliżone do siebie po wewnętrznej stronie torusa, dlatego pole magnetyczne jest tam mocniejsze, a słabsze jest wzdłuż zewnętrznego obrzeża.

Stellaratory i tokamaki różnią się w budowie i sposobie, jak rozwiązać ten problem. Tokamaki przy pomocy pola elektrycznego wymuszają dodatkowy ruch elektronów i jonów w plazmie tak, że pętle są tworzone zarówno w pionie, jak i w poziomie. W stellaratorach ruch ten jest wymuszony przez nakładające się na siebie specjalnie ukształtowane pętle nadprzewodzące, tworzące swoisty „tor saneczkowy” dla plazmy. Sprawia to, że o wiele trudniej jest zbudować stellarator niż tokamak, ale eliminuje potrzebę ściskania plazmy za pomocą prądu elektrycznego (jest to istotne, ponieważ osłabnięcie dopływu prądu elektrycznego w tokamaku może spowodować zakłócenia pola magnetycznego oraz potencjalnie uszkodzić reaktor).

stellarator_magnesy

Plazma w stellaratorze jest opisywana przez bardzo złożoną matematykę” wyjaśnia Thomas Klinger, dyrektor naukowy W 7-X. Jeszcze w latach 60-tych, kiedy tokamaki zaczęły dominować, nie było superkomputerów, przy pomocy których fizycy obliczyliby matematycznie symulacje reakcji. To tłumaczy słabe wyniki stellaratorów w tamtych czasach.” I prawdopodobnie wyjaśnia również, dlaczego tokamaki, prostsze w budowie, zdominowały badania laboratoriów termojądrowych.
Stellarator_plazma

Próbne testy W-7 X Foto: IPP, Matthias Otte

Skomplikowane kształty elektromagnesów i ich oprzyrządowania, labirynt 450 otworów dostępowych dla urządzeń pomiarowych i instalacja chłodząca magnesy ciekłym azotem do temperatury zera absolutnego otaczająca plazmę o temperaturze Słońca powodują, że nie ma miejsca na błąd. Żaden z elementów nie może zostać dopasowany na miejscu, dostosowany. Wszystkie pomyłki wpływają na kształt całej konstrukcji, co spowodowało niepowodzenie konkurencyjnego amerykańskiego projektu. W przypadku kolaboracji europejskiej, błąd konstrukcyjny i wymiana serii magnesów spowodowała kłopoty finansowe dużej fabryki, jednej z trzech odpowiedzialnych za produkcję segmentów magnesów na przemysłowych frezarkach CNC. Na szczęście udało się odrobić opóźnienia i uruchomić reaktor w przewidzianym terminie.
Stellarator_wnetrze

Zdjęcie z wnętrza W-7 X. Foto: IPP/LosyZiemi

Najnowsze doniesienia wskazują na pełen sukces niemieckich naukowców. Stellarator spisuje się doskonale, a najnowsza praca naukowców Instytutu Maxa Plancka potwierdza zgodność modelu komputerowego zachowania plazmy z rzeczywistością pod obciążeniem mocą i ciśnieniem. Reaktor zachowuje się, jak przewidziano, wytwarzając skomplikowany kształt plazmy i zapalając fuzję jądrową, a jednocześnie będąc urządzeniem bezpiecznym. Wendelstein 7-X po przejściu testów oczekuje na pozwolenie na rozruch od niemieckich organów nadzoru jądrowego, którego spodziewano się pod koniec października. Może być niezłym orzechem do zgryzienia dla urzędników, skoro dokumentacja nie mieści się na dysku twardym…

Video dokładnie opisujące budowę nadprzewodzących elektromagnesów wymuszających kwazi-stabilność plazmy w stellaratorze:

Źródło: sciencemag.org

Polecane:

Szwecja - Wirus, który niszczy komórki rakowe, sprawdził się w przypadku myszy, potencjalnego leku n...
Według naukowców, złoto pochodzi ze zderzenia dwóch gwiazd neutronowych
USA - Legalizacja marihuany w Kolorado może wywołać lawinową zmianę prawa w innych stanach, 58 proc....
Będzie przełom w leczeniu cukrzycy, wynaleziono sztuczną trzustkę zawierającą żywe komórki produkują...
Zwierzęta boją się rozbłysków UV na liniach wysokiego napięcia
Warunki klimatyczne na świecie kształtowane są przez prądy morskie
Reakcja wulkanów na nocny skok mocy burzy geomagnetycznej, japoński Sakurajima zmienił kolor dymu w ...
NASA - Z przeprowadzonych badań wynika, że wschodnie regiony Morza Śródziemnego dotknięte zostały na...
Floryda, USA - Na mieliźnie utonęło 95 delfinów, przyczyna nieznana