6 декабря 2016, вторник

Термоядерный пиар. 5 вещей, которые нужно знать о немецком реакторе Wendelstein

Кнопку

Кнопку "пуск" доверили канцлеру Германии, и Ангела Меркель с задачей справилась - водород превратился в плазму

3 февраля немецкие физики провели очередной запуск экспериментального термоядерного реактора в Грайфсвальде. Целью эксперимента является не получение энергии, а поиски новых способов управления плазмой в ходе термоядерных реакций. Это впрочем не помешало Германии запустить масштабную PR-кампанию с вовлечением канцлера Ангелы Меркель.

Главный посыл этой кампании - "впервые из водорода получена плазма".

Это позволило многим СМИ заявить о революционном прорыве в мировой энергетике. И даже о наступлении новой эры в развитии человечества, когда ископаемые виды топлива скоро не будут нужны.

На практике все обстоит несколько иначе.

Вот 5 вещей, которые стоит знать о немецких термоядерных экспериментах, реакторе Wendelstein7-Х и будущем термоядерного синтеза.


Германия сделала очередной шаг к эре термоядерного синтеза
Германия сделала очередной шаг к эре термоядерного синтеза


1.

Это не первый запуск реактора. В декабре 2015 года на Wendelstein 7-Х уже был поставлен важнейший эксперимент по получению плазмы из гелия. Температура полученного вещества превысила 80 млн градусов Цельсия.

Эксперимент 3 февраля был направлен на повторение успеха, только в качестве используемого исходного материала в этот раз выступал водород. До состоянии плазмы его, как и в прошлый раз, довели микроволнами.

2.

Эксперимент считается крайне важным для одной из ключевых задач в мировой энергетике - освоении термоядерного синтеза.

Немецкий реактор принадлежит к типу стеллараторов. Долгие годы в физике преобладало направление реакторов типа токамак. В частности, именно в этом направлении больше работала советская физика.

Сегодня действующий реактор типа токамак, действует во Франции - проект ITER. Эксперименты показали, что производство плазмы возможно, однако эффективность крайне низка.


В ходе эксперимента на немецком реакторе впервые была получена плазма из водорода
В ходе эксперимента на немецком реакторе впервые была получена плазма из водорода


Начиная с 1990-х многие ученые стали склоняться к тому, что стеллараторы являются более перспективным направлением. Токамаки работают импульсно, в то время как стеллараторы способны работать длительными циклами. Узнать подробнее об этом можно здесь.

Первые реакторы такого типа были построены американскими исследователями из Принстонского университета и названы в честь швейцарской горы Маттерхорн. Название Wendelstein, выбранное немецкими физиками, является симметричным ответом. Это название знаменитой горы в Баварских Альпах.

3.

В центре исследований является попытка воспроизведения реакций, происходящих в глубине Солнца. По сути, это выработка энергии слияния атомных ядер.

Для получения термоядерной реакции необходимо чтобы плазма, являющаяся производным дейтерия и трития (изотопы водорода), была разогрета до температуры 100 млн. градусов Цельсия. Для нагрева плазмы ее заключают в магнитное поле с помощью силы Лоренца.

Собственно, задачей экспериментального реактора является доказательство теории о том, что стеллараторы в принципе могут достичь термоядерной реакции методом удержания нагретой плазмы магнитным полем.

4.

Германия - впереди планеты всей в этом направлении. Стелларатор в Грайфсвальде строили на протяжении 9 лет, общие затраты на его строительство и запуск потребовали почти $1,45 млрд из государственного бюджета Германии.

Он был запущен в мае 2014 года, что знаменовало новый виток в исследованиях термоядерных реакций. Предыдущий экспериментальный реактор работал с 1986 по 2002 год.

Основной деталью реактора является огромный тороид диаметром 11 м. В нем вращается разогретая плазма, которая заключена в магнитное поле и поэтому не касается стенок.

Для производства магнитного поля используются 50 магнитных катушек, каждая диаметром 3,5 м. Для более точного управления полем служат еще 20 таких же магнитных катушек. Все магнитные катушки охлаждаются жидким гелием.

В ходе первых экспериментов для производства плазмы также использовался гелий. Это связано с тем, что гелий легче ионизируется, чем водород. Однако, в перспективе для получения плазмы той температуры, которая необходима для выработки термоядерной энергии, требуется использование водорода.

Именно такой эксперимент и был осуществлен 3 февраля 2016 года.

5.

До наступления эры термоядерной энергии, которую футурологи ждут, как верующие второго пришествия, еще весьма и весьма далеко.

КПД существующих реакторов крайне мал, время удержания полученной в ходе реакции плазмы исчисляется считанными секундами.

Большинство вестей из лабораторий, где идут такие исследования носят весьма осторожный характер. Так недавняя новость от американских физиков об увеличении КПД термоядерного реактор в Ливерморской лаборатории начиналась со слов "достигнут определенный прогресс..."

КПД экспериментальных установок составляет 5-7%. Пока ученые предполагают, что в ближайшие годы можно будет достичь показателя в 15%, что также крайне мало для того, чтобы говорить о переходе из экспериментальной фазы в практическую плоскость.

Ученые из Института плазмы им. Макса Планка, работающие на стеллараторе в Грайфсвальде, пока тоже осторожны в своих прогнозах.

Они планируют серию экспериментов, рассчитанную на четыре года. В ходе пробных запусков используемая мощность, а также длительность импульсов будут постепенно возрастать.

Конкурирующий реактор типа токамак ITER во Франции также движется не особо резвыми темпами. В ноябре 2015 года команда разработчиков заявила, что им требует не менее шести лет и дополнительно около 5 млрд евро для продолжения экспериментов, которые могут доказать, возможно ли стабильное и эффективное получение энергии с помощью реакторов такого типа.

Комментарии

1000

Правила комментирования
Показать больше комментариев

Последние новости

ТОП-3 блога

Фото

ВИДЕО

Читайте на НВ style

Наука ТОП-10

Подписка на новости
     
Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер: