Просмотр кода страницы Wendelstein 7-X

[[Файл:W7x 038.jpg|thumb|Въезд в исследовательский комплекс 7-X в Грайфсвальде. Слева виден экспериментальный зал.]]
[[Файл:Stellarator Wendelstein 7-X Planar-Spulen Vermessung.jpg|thumb|Сверхпроводящие кабели питания прикрепляются к одной из 20 сверхпроводящих планарных обмоток.]]
[[Файл:Deuterium-tritium fusion.svg|thumb|[[Термоядерная реакция]] слияния ядер дейтерия и трития.]]
'''Wendelstein 7-X''' (W7-X) — экспериментальная установка для исследования высокотемпературной плазмы, расположенная в городе [[Грайфсвальд]]е в [[ФРГ|Германии]]. Её строительство осуществлялось [[Институт физики плазмы Общества Макса Планка|Институтом физики плазмы]] [[Общество Макса Планка|Общества Макса Планка]] с 2005 по 2014 годы.  Целью установки является проверка промышленной пригодности [[термоядерный реактор|термоядерного реактора]] типа [[стелларатор]], а также исследование и совершенствование технических компонентов и технологий в области [[управляемый термоядерный синтез|управляемого термоядерного синтеза]].

10 декабря 2015 года получена пробная плазма<ref name=ipp>[http://www.ipp.mpg.de/de/aktuelles/presse/pi/2015/12_15 Erstes Plasma: Fusionsanlage Wendelstein 7-X in Betrieb gegangen.] {{Wayback|url=http://www.ipp.mpg.de/de/aktuelles/presse/pi/2015/12_15 |date=20151210200028 }}{{Ref-de}}</ref>.

== Принцип действия и предыстория ==
Предшественником Wendelstein 7-X была эксплуатируемая с [[1988]] по [[2002 год]] установка {{iw|Wendelstein 7-AS}}.

Целью исследования является выработка энергии слияния атомных ядер, подобная реакции, происходящей в Солнце. Чтобы произошла реакция, плазма из смеси [[Изотопы|изотопов]] водорода [[дейтерий|дейтерия]] и [[тритий|трития]] должна быть разогрета до температур свыше 100 млн °C. Необходимая для этого изоляция плазмы достигается заключением плазмы в [[магнитное поле]], для чего используется [[сила Лоренца]].

Начиная с 1950-х годов эксперименты по магнитному удержанию плазмы проводились по принципу [[токамак]]а [[Тор (поверхность)|тороидальной формы]]. В отличие от токамака стелларатор не имеет азимутальной симметрии.

Целью Wendelstein 7-X является исследование возможностей этого типа реакторов. С помощью 30-минутных запусков будут исследоваться существенные свойства и проверяться способность к длительной работе.

Название «Wendelstein» — это «намек» на более ранние эксперименты: поскольку первые реакторы типа стелларатор были построены [[Принстонский университет|Принстонским университетом]] под именем горы [[Маттерхорн]], то немецкие создатели реактора выбрали для названия также гору {{нп5|Вендельштейн (гора)|Вендельштейн|en|Wendelstein (mountain)}} в [[Баварские Альпы|Баварских Альпах]].

== Устройство ==
Главной деталью Wendelstein 7-X является большой [[тороид]] наружного диаметра 11 м. В нём вращающаяся плазма заключена в магнитном поле таким образом, чтобы не касаться стенок. Магнитная система состоит из 20 плоских [[Высокотемпературная сверхпроводимость|сверхпроводящих]] магнитных катушек и 50 неплоских тёплых катушек 3,5 м в высоту. Эти 50 искривлённых катушек используются для формирования профиля магнитного поля.

Жидкий [[гелий]], охлаждённый до температуры близкой к [[абсолютный ноль|абсолютному нулю]], охлаждает магнитные катушки.

Другие детали — [[криостат]], камера для плазмы и [[дивертор]].
Криостат - изолирующее от тепла устройство, необходимое для поддержания температуры сверхпроводимости магнитных катушек, имеет диаметр 16 м.

== Технические данные ==
{| class="standard"
|Большой радиус плазмы ||5,5 м
|-
|Малый радиус плазмы ||0,53 м
|-
|Магнитная индукция ||3—6 [[Тесла (единица измерения)|тесла]]
|-
|Длительность запусков || До 30 мин. постоянной работы
|-
|Мощность нагрева плазмы ||14—20 [[Мегаватт]]
|-
|Объём плазмы ||30 м³
|-
|Количество плазмы ||5—30 [[миллиграмм]]
|-
|Температура плазмы ||60—130 млн [[Кельвин|K]]
|}
Руководитель проекта — проф. Томас Клингер.

== Финансирование ==
Необходимый размер инвестиций возрос по отношению к запланированному на 56 %. Финансирование Wendelstein 7-X производится на 33 % [[Европейский союз|Европейским]] союзом, [[ФРГ|Германией]] — на 60 % и землёй [[Мекленбург-Передняя Померания]] — на 7 %, общий бюджет составляет около 423 млн [[евро]].

В июле 2011 года стало известно, что по сведениям института Макса Планка к проекту подключились [[США]] с долей в 7,5 миллионов долларов в рамках программы «Innovative Approaches to Fusion».

== Функционирование ==

* Монтаж завершён в мае [[2014 год]]а<ref>[http://www.ipp.mpg.de/ippcms/de/presse/pi/03_14_pi Die Betriebsvorbereitungen für Wendelstein 7-X beginnen] {{Wayback|url=http://www.ipp.mpg.de/ippcms/de/presse/pi/03_14_pi |date=20150122005921 }}{{Ref-de}}</ref>.

* В течение первых двух лет работы длительность запусков на высокой мощности 8-10 МВт была ограничена продолжительностью порядка 5-10 секунд. Затем последовал производственный перерыв примерно полтора года, в течение которого установка модернизировалась для длительной работы. <ref>MPI/IPP: [http://www.ipp.mpg.de/ippcms/de/for/publikationen/w7xletters/download/no_1_04_2008.pdf Wendelstein 7-X Информационные сообщения No.1] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110412153055/https://www.ipp.mpg.de/ippcms/de/for/publikationen/w7xletters/download/no_1_04_2008.pdf |date=2011-04-12 }}  / April 2008 {{ref-de}}</ref>

* Первая фаза функционирования началась в [[2015 год]]у и закончилась через 3 месяца. Вместо прежних планов получения плазмы с помощью десяти тестовых [[дивертор]]ов принято решение ограничить первую плазму пятью графитовыми ограничителями.

* Вторая фаза предусматривает расширение ограничивающей диафрагмы, установку тестовых диверторов, комплектацию и подключение компонентов, контактирующих с плазмой — по планам фаза будет длиться один год.
* Третья фаза с подключёнными тестовыми [[Дивертор|диверторами]] начнётся по планам в 2016 году.

* В апреле 2015 года на сайте ITER сообщили, что магнитная система [[Стелларатор|стелларатора]] уже охлаждена до рабочей температуры. Вакуумная камера опечатана, на днях начнётся её вакуумирование<ref>[http://www.iter.org/newsline/-/2156 W7-X stellarator : the step-by-step march toward first plasma.] {{Wayback|url=http://www.iter.org/newsline/-/2156 |date=20150413172047 }}{{Ref-en}}</ref>.

* 10 июля 2015 сверхпроводящая магнитная система прошла первое испытание. Катушки сперва проверялись по одной, затем питание было подано на весь комплект катушек. Был достигнут расчетный ток 12,8 кА. Полученные данные оказались близки к расчётным<ref>[http://www.iter.org/newsline/-/2234 Wendelstein 7-X fusion device one step closer to first plasma] {{Wayback|url=http://www.iter.org/newsline/-/2234 |date=20150711130130 }}{{Ref-en}}</ref>.

* 10 декабря 2015 получена первая плазма стелларатора<ref name="ipp" />. Первые эксперименты прошли с гелиевой плазмой, удерживаемой в течение 1—2 секунд. Такое решение связано с тем, что [[гелий]] легче ионизируется (по сравнению с водородом). Начиная с конца января 2016 года, на стеллараторе планируется начало эксперимента с водородной плазмой<ref>{{cite news|url=https://lenta.ru/news/2015/12/02/stellarator/|title=Назначена дата запуска немецкого термоядерного реактора|publisher=[[Лента.ру]]|date=2015-12-02|accessdate=2015-12-04|archivedate=2015-12-04|archiveurl=https://web.archive.org/web/20151204031827/http://lenta.ru/news/2015/12/02/stellarator/}}</ref>.

* 3 февраля 2016 года стелларатор выполнил первый простой эксперимент с [[Водород|водородом]]. Эксперимент заключался в нагреве некоторого количества водорода. На символическую пусковую кнопку нажала канцлер Германии [[Ангела Меркель]]. Эта вспышка открывает целую череду экспериментов по удержанию плазмы в установке типа стелларатор<ref>[http://www.theverge.com/2016/2/3/10907914/germany-experimental-fusion-reactor-w7-x ''Germany just turned on a new experimental fusion reactor''] {{Wayback|url=http://www.theverge.com/2016/2/3/10907914/germany-experimental-fusion-reactor-w7-x |date=20160203225858 }} // ITER, 03 feb 2016{{Ref-en}}</ref>.

* Достройка полностью охлаждаемых диверторов высоких тепловых потоков в расчёте на длительную работу займёт приблизительно 2 года. В 2019 году начнётся вторая серия испытаний плазменными импульсами длительностью в 30 минут<ref>[http://www.ipp.mpg.de/3767011/019_Aug_2014_dt.pdf ''NEWSLETTER Nr. 10/ August 2014''.] {{Wayback|url=http://www.ipp.mpg.de/3767011/019_Aug_2014_dt.pdf |date=20150206031807 }}{{Ref-de}}</ref>.

* 30 ноября 2016 г. участниками проекта была опубликована статья в журнале Nature Communications, в которой было показано соответствие формы магнитного поля заданной проектом.<ref>[http://www.nature.com/articles/ncomms13493 ''Confirmation of the topology of the Wendelstein 7-X magnetic field to better than 1:100,000''] {{Wayback|url=http://www.nature.com/articles/ncomms13493 |date=20161204142835 }}{{Ref-en}}</ref>

* 11 сентября 2017 г. сайт ITER сообщил, что стелларатор вновь заработал после 15-месячной модернизации. Модернизация заключалась в установке бланкета из 8000 графитовых плиток, девяти секций [[дивертор]]а, и подключении всех десяти предусмотренных проектом высокочастотных нагревателей. <ref>[http://www.iter.org/newsline/-/2806 ''Wendelstein stellarator Second-round of experimentation''] {{Wayback|url=http://www.iter.org/newsline/-/2806 |date=20170912055105 }}
 // ITER, 11 sep 2017 {{Ref-en}}</ref>

* В ходе последних экспериментов 2018 года, проведенных на реакторе Wendelstein 7-X, была получена высокотемпературная плазма большей плотности, увеличено время удержания плазмы и зарегистрирована рекордная на сегодняшний день концентрация продуктов реакций термоядерного синтеза. Все это указывает на то, что модернизация конструкции и оптимизация режимов работы реактора принесли свои плоды. А сейчас реактор Wendelstein 7-X проходит очередную модернизацию, готовясь к новым рекордам, которые он начнет устанавливать уже осенью 2018 года<ref>[https://phys.org/news/2018-06-wendelstein-x-world.html "Wendelstein 7-X achieves world record for fusion product"] {{Wayback|url=https://phys.org/news/2018-06-wendelstein-x-world.html |date=20180630161557 }} Phys.org, 25 июня, 2018</ref>.

*  Осенью 2022 г. стелларатор был вновь введен в действие после почти трехлетней модернизации. Изменения коснулись водяного охлаждения «горячей стенки», увеличилась мощность нагрева плазмы. 15 февраля 2023 г. стелларатор выдал 1.3 ГДж термоядерной мощности, при 8 минутном времени удержания. <ref>[https://www.iter.org/newsline/-/3848 ''WENDELSTEIN 7-X SURPASSES TARGET''] {{Wayback|url=https://www.iter.org/newsline/-/3848 |date=20230310121258 }} // ITER, 06 mar 2023 {{Ref-en}}</ref>

== Партнёры ==
* [[Институт физики плазмы Общества Макса Планка]]
* [[Университет Грайфсвальда]]
* [[Технический университет Берлина]]

== См. также ==
* [[Токамак]]
* [[Joint European Torus|JET]] (Joint European Torus)
* [[ITER]]
* {{iw|Large Helical Device}}
* {{iw|Wendelstein 7-AS}}
* [[Ураган-3М|Ураган 3 (Харьков)]]
* [[National Ignition Facility]]
* [[Z-Машина]]
* [[Термоядерный реактор Lockheed Martin]]
* [[Сверхпроводимость]]

== Примечания ==
{{примечания}}

{{Навигация}}

== Ссылки ==
* [http://www.ipp.mpg.de/16900/w7x Wendelstein 7-X website] {{Wayback|url=http://www.ipp.mpg.de/16900/w7x |date=20151206053151 }} (Max-Planck-Institut für Plasmaphysik) {{ref-en}}.
* [http://edoc.mpg.de/get.epl?fid=62760&did=432120&ver=0 V. Bykov et al, «Structural analysis of W7-X: Overview», Fusion Engineering and Design (2009) Vol. 84, No. 2-6, 215—219] {{Wayback|url=http://edoc.mpg.de/get.epl?fid=62760&did=432120&ver=0 |date=20160304081116 }} {{ref-en}}.
* [https://mipt.ru/education/chairs/laser/science/laboratorii-instituta/otdel-fiziki-plazmy.php Стелларатор Л-2М] {{Wayback|url=https://mipt.ru/education/chairs/laser/science/laboratorii-instituta/otdel-fiziki-plazmy.php |date=20161020040957 }}

{{coord|54|04|23|N|13|25|25|E|region:DE-MV_type:landmark|display=title}}
{{Экспериментальные установки термоядерного синтеза}}
[[Категория:Международные научно-технические проекты]]
[[Категория:Стеллараторы]]