24 березня 2017, п'ятниця

Термоядерний піар. 5 речей, які потрібно знати про німецький реактор Wendelstein

Кнопку

Кнопку "пуск" довірили канцлеру Німеччини, Ангела Меркель із завданням впоралася - водень перетворився в плазму

3 лютого німецькі фізики провели черговий запуск експериментального термоядерного реактора в Грайфсвальді. Метою експерименту є не отримання енергії, а пошуки нових способів управління плазмою в ході термоядерних реакцій. Втім це не завадило Німеччині запустити масштабну PR-кампанію із залученням канцлера Ангели Меркель.

Головний посил цієї кампанії - "вперше з водню отримано плазму".

Це дозволило багатьом ЗМІ заявити про революційний прорив у світовій енергетиці. І навіть про настання нової ери в розвитку людства, коли викопні види палива скоро не будуть потрібні.

На практиці все дещо інакше.

Ось 5 речей, які варто знати про німецькі термоядері експерименти, реактор Wendelstein7-Х і майбутнє термоядерного синтезу.


Германия сделала очередной шаг к эре термоядерного синтеза
Німеччина зробила черговий крок до ери термоядерного синтезу


1.

Це не перший запуск реактора. У грудні 2015 року на Wendelstein 7-Х вже було поставлено важливий експеримент з отримання плазми з гелію. Температура отриманої речовини перевищила 80 млн градусів Цельсія.

Експеримент 3 лютого був спрямований на повторення успіху, тільки в якості використовуваного вихідного матеріалу цього разу був водень. До стану плазми його, як і минулого разу, довели мікрохвилями.

2.

Експеримент вважається вкрай важливим для одного з ключових завдань у світовій енергетиці, освоєнні термоядерного синтезу.

Німецький реактор належить до типу стелараторів. Довгі роки у фізиці переважав напрямок реакторів типу токамак. Зокрема, саме в цьому напрямку більше працювала радянська фізика.

Сьогодні реактор типу токамак, діє у Франції - проект ITER. Експерименти показали, що виробництво плазми можливе, однак ефективність украй низька.


В ходе эксперимента на немецком реакторе впервые была получена плазма из водорода
У ході експерименту на німецькому реакторі вперше було отримано плазма з водню


Починаючи з 1990-х багато вчених стали схилятися до того, що стелларатори є перспективнішим напрямком. Токамаки працюють імпульсно, в той час як стелларатори здатні працювати тривалими циклами. Дізнатися детальніше про це можна тут.

Перші реактори такого типу були побудовані американськими дослідниками з Прінстонського університету і названі на честь американської гори Маттерхорн. Назва Wendelstein, обрана німецькими фізиками, є симетричною відповіддю. Це назва знаменитої гори в Баварських Альпах.

3.

У центрі досліджень є спроба відтворення реакцій, що відбуваються в глибині Сонця. По суті, це вироблення енергії злиття атомних ядер.

Для одержання термоядерної реакції необхідно, щоб плазма, що є похідною від дейтерію і тритію (ізотопи водню), була розігріта до температури 100 млн. градусів Цельсія. Для нагрівання плазми її укладають в магнітне поле з допомогою сили Лоренца.

Власне, завданням експериментального реактора є доказ теорії про те, що стелларатори в принципі можуть досягти термоядерної реакції методом утримання нагрітої плазми магнітним полем.

4.

Німеччина - попереду планети всієї в цьому напрямку. Ларатор в Грайфсвальді будували протягом 9 років, загальні витрати на його будівництво і на запуск пішли майже $1,45 млрд з державного бюджету Німеччини.

Він був запущений в травні 2014 року, що знаменувало нову еру в дослідженнях термоядерних реакцій. Попередній експериментальний реактор працював з 1986 по 2002 рік.

Основною деталлю реактора є величезний тороід діаметром 11 м. В ньому обертається розігріта плазма, яка поміщена в магнітне поле і тому не торкається стінок.

Для виробництва магнітного поля використовуються 50 магнітних котушок, кожна діаметром 3,5 м. Для більш точного керування полем слугують ще 20 таких самих магнітних котушок. Всі магнітні котушки охолоджуються рідким гелієм.

В ході перших експериментів для виробництва плазми також використовувався гелій. Це пов'язано з тим, що гелій легше іонізується, ніж водень. Однак, в перспективі для отримання плазми тієї температури, яка необхідна для вироблення термоядерної енергії, потрібно використання водню.

Саме такий експеримент був здійснений 3 лютого 2016 року.

5.

До настання ери термоядерної енергії, на яку футурологи чекають, як віряни на друге пришестя, ще дуже і дуже далеко.

ККД наявих реакторів вкрай малий, час утримання отриманої в ході реакції плазми обчислюється ліченими секундами.

Більшість звісток з лабораторій, де йдуть такі дослідження, мають дуже обережний характер. Так недавня новина від американських фізиків про збільшення ККД термоядерного реактора в Ліверморської лабораторії починалася зі слів "досягнуто певного прогресу..."

ККД експериментальних установок становить 5-7%. Поки вчені припускають, що в найближчі роки можна буде досягти показника в 15%, що також вкрай мало для того, щоб говорити про перехід з експериментальної фази в практичну площину.

Вчені з Інституту плазми їм. Макса Планка, які працюють на стеллараторі в Грайфсвальді, поки теж обережні у своїх прогнозах.

Вони планують серію експериментів, розраховану на чотири роки. В ході пробних запусків використовувана потужність, а також тривалість імпульсів будуть поступово зростати.

Реактор-конкурент типу токамак ITER у Франції також рухається не надто жвавими темпами. У листопаді 2015 року команда розробників заявила, що їм потрібно щонайменше шість років і додатково близько 5 млрд євро для продовження експериментів, які можуть довести можливість стабільного і ефективного отримання енергії з допомогою реакторів такого типу.

Коментарі

1000

Правила коментування
Показати більше коментарів

Останні новини

ТОП-3 блога

Фото

ВІДЕО

Читайте на НВ style

Наука ТОП-10

Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер: