Поки увага провідних наукових ЗМІ була прикута до кліматичного саміту в Парижі, новина про те, що кілька днів тому світ наблизився на крок до своєї заповітної мрії – дешевого і майже невичерпного джерела енергії, – залишилася майже непоміченою. Утім, факт: 11 грудня німецькі інженери повідомили про успішний тестовий запуск термоядерного реактора нового покоління – стелатора, – здатного утримувати супергарячу плазму температурою біля 100 млн. градусів. «Stella» латиною означає «зірка». Тобто назва апарату вказує на те, що вчені в лабораторії створили частинку зорі!
Вчені дискутують про неймовірний потенціал стеллаторів уже десятки років, однак продемонструвати їх дію на практиці спромоглися лише вперше. Шістнадцятиметровий пристрій, названий Wendelstein 7-X, був збудований 2014 р. у м. Грайфсвальд (Мекленбург-Південна Померанія). Його вартість - 423 млн. євро.
Ядерний синтез настає тоді, коли атоми об’єднуються при надзвичайно високій температурі й продукують енергію. Тобто, по суті, це протилежність до реакції ядерного розпаду, що лежить в основі дії ядерних реакторів. Ось уже 4,5 млрд. років ядерний синтез живить наше Сонце. Вчені захоплені цією ідеєю, тому що вона дає змогу продукувати практично необмежену кількість енергії всього-на-всього із соленої води. Крім того, вона абсолютно чиста й не продукує радіоактивних відходів.
Утім, створення умов для ядерного синтезу є неймовірним викликом для науковців та інженерів, адже для цього потрібно створити і тривалий час утримувати супергарячу бульбашку плазми, у якій проходить реакція.
Оскільки жодна поверхня не зможе витримати контакту з плазмою при температурі десятки, а то й сотні мільйонів градусів, її потрібно замкнути всередині магнітного поля. Нині уже функціонують кілька надровідних тороїдальних магнітів, здатних утримувати плазму, що називаються токамаками.
Але з реакторами-токамаками є велика проблема: вони можуть утримувати плазму щонабільше 6 хвилин 30 секунд, чого надто мало, щоб зібрати достатню кількість енергії. Тобто такі пристрої уже працюють, але всі вони потребують більше енергії, ніж можуть віддати.
Саме тому запуск стелатора є таким захоплюючим. Адже прогнозують, що цей прилад зможе утримувати плазму протягом 30 хвилин і довше. Його відмінність від звичайного токамака полягає у специфічній «закрученій» формі контура, де відбувається реакція.
Під час першого контрольного запуску апарат був заповнений гелієм – нейтральним газом, – який нагріли лазером до температури 1 млн. градусів. Плазма протримали у контурі всього-на-всього 1/10 секунду. Може здатися, що цього мало, але насправді цілком достатньо, щоб продемонструвати, що апарат працює.
«Ми задоволені. Все пройшло за планом», – стверджує головний науковець проекту Ганс-Стефан Бош.
Наступним кроком стане збільшення тривалості утримання гелієвої плазми аж до підгодини. Крім того, в січні вчені приступлять до створення плазми із водню, яку можна буде використовувати для реакції синтезу.
Wendelstein 7-X ніколи не зможе продукувати енергію. Це – суто тестовий пристрій, який має показати, що ідея стеллатора працює. Знання, які ми з нього почерпнемо, будуть використані для створення наступних поколінь таких пристроїв, які, можливо, дозволять назавжди покінчити із залежність від викопних видів палива.
Fiona MacDonald
Germany just switched on a revolutionary nuclear fusion machine
ScienceAlert, 11/12/2015
Зреферував Євген Ланюк
