Майже як штучне сонце: термоядерний реактор від німецьких учених

До того, як у Франції буде збудовано станцію вартістю 5 мільярдів євро під назвою ITER («Шлях») німецькі вчені у інституті Макса Планка у Ґрайфсвальді працюють над своїм тестовим проектом - термоядерним реактором Wendelstein 7X.

На перший погляд, здається, нібито складові частини нового реактора колись звідкілясь упали. Мало яка з деталей не є кривою чи пом‘ятою. Особливо впадають у вічі величезні металеві кільця, яких у двох алюмінієвих цехах аж 70. Розмір кожного з них вирахуваний до міліметра. Як пояснюють працівники, із цих кілець буде побудована магнітна клітка, всередині якої відбуватиметься власне процес синтезу.

«Таким чином, нашарування власних магнітних полів кожної окремої катушки в своїй сумі всередині складатимуть тривимірний магнітний рукав, в якому потім утримуватиметься плазма», - пояснює керівник монтажу Лутц Веґенер.

Плазма - надгуста суміш на основі водню, ядра атомів якого під високим тиском та за високої температури переплавляються та звільняють електрично заряджені частки.

За словами професора Роберта Вольфа, який відповідає за оптимізацію на реакторі, принцип полягає в тому, що коли якусь речовину підігрівають спочатку до рідинного, а потім газоподібного стану, то наступним станом (якщо її підігрівати далі) і є плазма.

Саме ця плазма і має забезпечувати ту кількість енергії, яка потрібна для термоядерного синтезу. Під час цього процесу плавляться обидва ізотопи водню – дейтерій та тритій. Після цього виділяється газ гелій та нейтрони, тобто електрично заряджені частки. Саме їхня енергія передусім і може бути перетворена на електричний струм.

Головний плюс такої ідеї в тому, що запаси сировини є необмеженими. Адже дейтерій можна легко отримувати зі звичайної води, а тритій, для одержання якого потрібен метал літій, можна виробляти прямо на місці, в окремих приміщеннях. За термоядерного синтезу всього лише з одного граму обох речовин виробляється величезна кількість енергії, яка за кількістю дорівнює тій, що утворюється від спалення 11 тонн вугілля.

І це все без шкідливих викидів вуглекислого газу, радіоактивних відходів, розпад яких триває тисячі років. А до того ж без ризику вибуху. Але все не так безхмарно, адже на заваді стоїть проблема забезпечення необхідної температури плавлення ядер, що сягає 100 мільйонів градусів.

140 працівників майже безперерво щось свердлять і закручують – все заради того, аби вже 2014 року у Ґрайфсвальді була «запалена» перша плазма, що принесе електричний струм. Монтажні роботи розділені на окремі модулі, пояснює Веґенер. За його словами, один модуль – це п‘ята частина машини. У готовому вигляді кожна з них важитиме близько 100 тонн. Коли всі п‘ять модулів об‘єднають в одне кільце реактора, вони виглядатимуть, як три одягнені одна на одну викривлені велосипедні камери.

"Та, що в самій середині, це контейнер, у якому відбуватимуться експерименти. Потім – магнітна система із своїми сімдесятьма кільцями, яка виробляє сильне магнітне поле, аби стискувати плазму й утримувати її. І все це оточено зовнішнім контейнером", - каже Веґенер.

Те, що плазма має перебувати саме у внутрішній «камері», не випадково. За словами технічного керівника Роберта Вольфа, під час процесу синтезу вона в жодному разі не має торкатися зовнішньої стінки реактора.

І хоча новий реактор спроектований із урахуванням усіх недоліків попереднього, немає гарантій, що експеримент завершиться успіхом. «Найбільший недолік досліджень полягає в тому, що ми досі не маємо жодної діючої термоядерної електростанції", - каже Вольф. Завдання Wendelstein 7X також іще не продукувати енергію, а лише довести, що тривалий ядерний синтез узагалі можливий. А дізнатися про це, за словами вчених, ми зможемо не раніше 2018 року. Тоді ж стане відомо й те, чи не дарма викидаються гроші на подібні проекти, адже реактор у Ґрайфсвальді у підсумку коштуватиме понад 430 млн. євро.

Автор: Ріхард Фукс, Данило Білик

Редактор: Наталя Неділько