Немецкие ученые модернизируют термоядерный реактор Wendelstein 7-X

Пару лет назад в немецком Институте физики плазмы Общества Макса Планка доказали работоспособность крупнейшего в мире термоядерного реактора типа стелларатор. Сейчас Wendelstein 7-X проходит модернизацию и готовится к новым свершениям. На вопросы «Лаб. СР» об установке и ее будущем ответил руководитель проекта Wendelstein 7-X профессор Томас Клингер.

— В чем принципиальное отличие Wendelstein 7-X от других термоядерных установок?

— Это самое современное устройство для получения плазмы — ​стелларатор. Главное отличие от более распространенного типа, токамака, заключается в том, что внутри стелларатора не передается сильный электрический ток. Это обеспечивает более стабильные свойства плазмы и делает работу с ней намного проще.

— Чего уже удалось достичь на Wendelstein?

— Напомню историю проекта: строительство установки началось в 1996 году. Здания и инфраструктура были готовы в 2000 году, первые комплектующие термоядерной установки прибыли в Институт физики плазмы в 2004 году, а сборка завершена в 2015-м. В том же году на стеллараторе была получена плазма. Первые эксперименты прошли с гелиевой плазмой, удерживаемой в течение 1–2 секунд, — ​гелий легче ионизируется, чем водород. В 2016 году на стеллараторе провели простой эксперимент с водородом. В ходе последних экспериментов в 2018 году получена высокотемпературная плазма большей плотности, чем в ранних опытах, увеличено время удержания плазмы и зарегистрирована рекордная концентрация продуктов реакций термоядерного синтеза. Это стало доказательством работоспособности конструкции. После этого реактор остановили на модернизацию. Сейчас тщательно анализируются ранее полученные экспериментальные данные и их физические аспекты: равновесие плазмы, перенос частиц и тепла, плазменное излучение и энергетический баланс.

— Была ли осуществлена термоядерная реакция на Wendelstein 7-X?

— Наш эксперимент должен продемонстрировать генерацию в стационарном состоянии водородной плазмы со свойствами, необходимыми для термоядерного синтеза. Реактор не предназначен для операций синтеза со смесью дейтерия и трития. Это скорее цель международного эксперимента ИТЭР.

— В чем заключается модернизация установки?

— Во-первых, устанавливают дивертор реактора, состоящий из 10 двойных полос на внутренней части реактора. Они обеспечивают защиту элементов внутренней оболочки, испытывающих наибольшее напряжение в процессе реакции. Также монтируется новая система водного охлаждения внутренней оболочки устройства, что повысит мощность установки и позволит ей выдерживать нагрузку 10 МВт на 1 м2.

— Какова цель этого обновления?

— Продемонстрировать, что термоядерная плазма может удерживаться в течение длительного времени. Конечная цель — ​удерживать плазму с мощностью нагрева 10 МВт в магнитном поле в течение 30 минут без перерывов. Это важный шаг к термояду.

— Германия отказалась от развития традиционной атомной энергетики. Какова ситуация с термоядом в вашей стране?

— Правительство Германии считает термоядерную энергетику перспективной и рассматривает ее как вариант для новой безуглеродной энергетики вместе с возобновляемыми источниками энергии.