Wendelstein 7-X

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Въезд в исследовательский комплекс 7-X в Грайфсвальде. Слева виден экспериментальный зал.
Сверхпроводящие кабели питания прикрепляются к одной из 20 сверхпроводящих планарных обмоток.
Термоядерная реакция слияния ядер дейтерия и трития.

Wendelstein 7-X — экспериментальный термоядерный реактор типа стелларатор, строящийся с 2005 года в городе Грайфсвальде в Германии. Строительство осуществляется Институтом физики плазмы им. Макса Планка. Он должен по плану быть построен к 2014—2015 годам и станет крупнейшим термоядерным реактором этого типа. Целью экспериментального реактора является исследование и совершенствование технических компонентов и технологий, с целью последующего строительства промышленного термоядерного реактора типа стелларатор.

Принцип действия и предыстория[править | править вики-текст]

Предшественником Wendelstein 7-X была эксплуатируемая с 1988 по 2002 год установка Wendelstein 7-AS.

Целью исследования является выработка энергии слияния атомных ядер, подобная реакции, происходящей в Солнце. Чтобы произошла реакция, плазма из смеси изотопов водорода дейтерия и трития должна быть разогрета до температур свыше 100 млн °C. Необходимая для этого изоляция плазмы достигается заключением плазмы в магнитное поле, для чего используется сила Лоренца.

Начиная с 1950-х годов эксперименты по магнитному удержанию плазмы проводились по принципу токамака тороидальной формы. В отличие от токамака стелларатор не имеет азимутальной симметрии; магнитная поверхность имеет форму «мятого бублика»

Целью Wendelstein 7-X является исследование возможностей этого типа реакторов. С помощью 30-минутных запусков будут исследоваться существенные свойства и проверяться способность к длительной работе.

Название «Wendelstein» — это «намек» на более ранние эксперименты: поскольку первые реакторы типа стелларатор были построены Принстонским университетом под именем горы Маттерхорн, то немецкие создатели реактора выбрали для названия также гору Вендельштейн в баварских Альпах.

Устройство[править | править вики-текст]

Главной деталью Wendelstein 7-X является большой тороид наружного диаметра 11 м. В нём вращающаяся плазма заключена в магнитном поле таким образом, чтобы не касаться стенок. Магнитное поле производится пятьюдесятью 3,5-метровыми неподвижными магнитными катушками. Другие 20 подвижных магнитов служат для целенаправленного воздействия на магнитное поле.

Жидкий гелий, охлаждённый до температуры близкой к абсолютному нулю, охлаждает магнитные катушки.

Другие детали — криостат, сосуд для плазмы и дивертор.

Изолирующее от тепла устройство, необходимое для поддержания температуры сверхпроводимости катушек и магнита, имеет диаметр 16 м.

Технические данные[править | править вики-текст]

Большой радиус плазмы 5,5 м
Малый радиус плазмы 0,53 м
Магнитная индукция 3—6 тесла
Длительность запусков До 30 мин. постоянной работы
Мощность нагрева плазмы 14—20 Мегаватт
Объём плазмы 30 м³
Количество плазмы 5—30 миллиграмм
Температура плазмы 60—130 млн K

Финансирование[править | править вики-текст]

Необходимый размер инвестиций возрос по отношению к запланированному на 56 %. Финансирование Wendelstein 7-X производится на 33 % Европейским союзом, Германией — на 60 % и землёй Мекленбург-Передняя Померания — на 7 %, общий бюджет составляет около 423 млн евро.

В июле 2011 года стало известно, что по сведениям института Макса Планка к проекту подключились США с долей в 7,5 миллионов долларов в рамках программы «Innovative Approaches to Fusion».

Функционирование[править | править вики-текст]

Из-за отсутствия системы активного охлаждения в течение первых двух лет работы длительность запусков на высокой мощности 8-10 МВт ограничивается продолжительностью порядка 5-10 секунд. Затем запланирован производственный перерыв примерно полтора года, в течение которого планируется доработать установку в расчёте на длительную работу[1].

Монтаж завершён в мае 2014[2].

Первая фаза функционирования начнётся в 2015 году и закончится через 3 месяца. Вместо прежних планов получения плазмы с помощью десяти тестовых диверторов принято решение ограничить первую плазму пятью графитовыми ограничителями.

Вторая фаза предусматривает расширение ограничивающей диафрагмы, установку тестовых диверторов и комплектацию и подключение компонентов, контактирующих с плазмой — по планам фаза будет длиться один год.

Третья фаза с подключёнными тестовыми диверторами начнётся по планам в 2016 году.

Достройка полностью охлаждаемых диверторов высоких тепловых потоков в расчёте на длительную работу займёт приблизительно 2 года. В 2019 году начнётся вторая серия испытаний плазменными импульсами длительностью в 30 минут[3].

В апреле 2015 года на сайте ITER сообщили, что магнитная система стелларатора уже охлаждена до рабочей температуры. Вакуумная камера опечатана, на днях начнется ее вакуумирование. «Первая плазма» ожидается к концу 2015 года[4].

Партнёры[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]


Ссылки[править | править вики-текст]

Координаты: 54°04′23″ с. ш. 13°25′25″ в. д. / 54.07306° с. ш. 13.42361° в. д. / 54.07306; 13.42361 (G) (O)