Najnowszy film z wnętrza reaktora fuzyjnego W7-X podczas pracy

Stellarator fuzji jądrowej Wendelstein 7-X, nad którym eksperymenty prowadzone są w Instytucie Fizyki Plazmowej im. Maxa Plancka w Greifswaldzie w Niemczech, spisuje się coraz lepiej. Po 15-miesięcznej przerwie w działaniu sztucznego słońca, spowodowanej jego usprawnieniem, inżynierowie rozpoczęli kolejną rundę eksperymentów związaną z opanowaniem technologii fuzji jądrowej.

To dzięki niej w ciągu najbliższej dekady powstaną pierwsze użytkowe elektrownie termojądrowe (tzw. sztuczne słońca), które zapewnią nam nieograniczone źródło taniej energii. Ich sprawność będzie tysiące razy większa od nawet największych działających dziś elektrowni jądrowych, przy czym produkowany przezeń prąd będzie dużo tańszy, a cały proces jego uzyskania bezpieczniejszy.

Przypomnijmy, że w ten niezwykły projekt zaangażowana jest Polska. W projekcie uczestniczy Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Politechnika Warszawska, Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, Uniwersytet Opolski i Narodowe Centrum Badań Jądrowych w Świerku. Polska przeznaczyła na ten cel około 6,5 milionów euro.

Dwa lata temu w stellaratorze przeprowadzono przełomowy test, w trakcie którego wytworzono pierwszą w historii plazmę w tym urządzeniu. Hel ogrzewany potężną wiązką mikrofal, a następnie utrzymywany w silnym polu magnetycznym osiągnął temperaturę 1 miliona stopni, tworząc plazmę helową przez jedną dziesiątą sekundy. W kolejnym eksperymencie już udało się wytworzyć plazmę wodorową.

To dużo, ale aby można było rozpocząć syntezę termojądrową potrzebne jest rozgrzanie wodoru do 100 milionów stopni Celsjusza. Wówczas lżejsze jądra atomowe połączą się w jedno cięższe. I tak z jąder izotopów wodoru powstanie cięższy hel i dodatkowy neutron oraz to, co najważniejsze, czyli energia.

Przy temperaturze 100 milionów stopni, plazma musi być utrzymywana w odpowiedniej magnetycznej pułapce, by nie stykała się ze ścianami komory reaktora. Aby było to możliwe, naukowcy opracowali dwie metody tworzenia takiej pułapki.

Metody te pozwalają na utrzymanie plazmy w przestrzeni o przybliżonym kształcie opony. Odpowiednie pole magnetyczne tworzy zestaw jednakowych nadprzewodzących cewek magnetycznych.

W stellaratorze zastosowano zarówno płaskie cewki magnetyczne, jak i takie o kształcie wygiętej wstęgi, co sprawiło, że przez plazmę nie będzie przepływał prąd. Wendelstein 7-X ma utrzymać stabilną plazmę przez nawet 30 minut.

Konstrukcja tej maszyny jest bardzo skomplikowana, jednak nie może to dziwić, bo wewnątrz stellaratora odwzorowane mają być warunki zachodzące we wnętrzu gwiazd. Co ciekawe, jedna szklanka wody dawać ma tyle energii, ile pół miliona baryłek ropy naftowej.

Źródło: Max Planck Institute/YouTube / Fot. Max Planck Institute