Îñâåòèòåëüíîå îáîðóäîâàíèå: êàê âûáðàòü, êàê óñòàíîâèòü
01.03.2024
 Ãåðìàíèè 10 äåêàáðÿ 2015 ãîäà óñïåøíî çàïóùåí òåðìîÿäåðíûé ðåàêòîð Wendelstein 7-X, â êîòîðîì óäåðæàíèå ïëàçìû ïðîèñõîäèò ïî ïðèíöèïó ñòåëëàðàòîðà. Íà ïðîåêò ñòîèìîñòüþ áîëåå ìèëëèàðäà åâðî íåìöû âîçëàãàþò áîëüøèå íàäåæäû.
Êîíñòðóêöèþ ñòåëëàðàòîðà âïåðâûå ïðåäëîæèë â 1951 ãîäó àìåðèêàíñêèé ôèçèê Ëàéìàí Ñïèòöåð. Ñâîå íàçâàíèå ðåàêòîð ïîëó÷èë îò àíãëèéñêîãî stella — çâåçäà, ïîñêîëüêó âíóòðè ðåàêòîðà òåìïåðàòóðà ñðàâíèìà ñ äîñòèãàåìûìè âíóòðè ÿäðà Ñîëíöà. Ïåðâîíà÷àëüíî ñòåëëàðàòîð ñ÷èòàëñÿ ïîïóëÿðíûì êàíäèäàòîì äëÿ òåðìîÿäåðíîãî ðåàêòîðà, îäíàêî âïîñëåäñòâèè åãî ïîòåñíèëà êîíöåïöèÿ òîêàìàêà, ïðåäëîæåííàÿ â 1951 (è ðàññåêðå÷åííàÿ â 1956 ãîäó) ñîâåòñêèìè ôèçèêàìè Àíäðååì Ñàõàðîâûì è Èãîðåì Òàììîì.
Ñåãîäíÿ â ìèðå ñóùåñòâóþò äâà ïåðñïåêòèâíûõ ïðîåêòà òåðìîÿäåðíûõ ðåàêòîðîâ: òîêàìàê (òîðîèäàëüíàÿ êàìåðà ñ ìàãíèòíûìè êàòóøêàìè) è ñòåëëàðàòîð.  îáåèõ óñòàíîâêàõ ïëàçìà óäåðæèâàåòñÿ ìàãíèòíûì ïîëåì, íî â òîêàìàêå îíà èìååò ôîðìó òîðîèäàëüíîãî øíóðà, ïî êîòîðîìó ïðîïóñêàåòñÿ ýëåêòðè÷åñêèé òîê, à â ñòåëëàðàòîðå ìàãíèòíîå ïîëå íàâîäèòñÿ âíåøíèìè êàòóøêàìè. Ïîñëåäíåå ÿâëÿåòñÿ ãëàâíûì îòëè÷èåì ñòåëëàðàòîðà îò òîêàìàêà è îáóñëàâëèâàåò ñëîæíóþ êîíôèãóðàöèþ â íåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
 Ãåðìàíèè ââåäåí â ñòðîé èìåííî ñòåëëàðàòîð. Óñòàíîâêà Wendelstein 7-X íàõîäèòñÿ â íåìåöêîì Èíñòèòóòå ôèçèêè ïëàçìû Îáùåñòâà èìåíè Ìàêñà Ïëàíêà â ãîðîäå Ãðàéôñâàëüä.
Ðåàêòîð ñîñòîèò èç 50 ñâåðõïðîâîäÿùèõ íèîáèé-òèòàíîâûõ êàòóøåê îêîëî 3,5 ìåòðîâ â âûñîòó è îáùèì âåñîì îêîëî 425 òîíí, ñïîñîáíûõ ñîçäàâàòü ìàãíèòíîå ïîëå èíäóêöèåé òðè òåñëà, óäåðæèâàþùåå ïëàçìó ñ òåìïåðàòóðîé 60−130 ìèëëèîíîâ ãðàäóñîâ Öåëüñèÿ (ýòî â íåñêîëüêî ðàç âûøå, ÷åì òåìïåðàòóðà â öåíòðå ñîëíå÷íîãî ÿäðà).
Áîëüøîé ðàäèóñ ïëàçìû ðàâåí 5,5 ìåòðà, ìàëûé ðàäèóñ — 0,53 ìåòðà. Îáúåì ïëàçìû ìîæåò äîñòèãàòü 30 êóáè÷åñêèõ ìåòðîâ, à åå ïëîòíîñòü — òðè íà äåñÿòü â äâàäöàòîé ñòåïåíè ÷àñòèö íà êóáè÷åñêèé ìåòð. Âñÿ êîíñòðóêöèÿ îêðóæåíà êðèîñòàòîì (ïðî÷íîé òåïëîèçîëèðóþùåé îáîëî÷êîé) äèàìåòðîì 16 ìåòðîâ.
Ïåðå÷èñëåííûå ïàðàìåòðû äåëàþò Wendelstein 7-X ñàìûì ìîùíûì ñòåëëàðàòîðîì â ìèðå. Åãî áëèæàéøèé êîíêóðåíò — LHD (Large Helical Device) — ðàñïîëîæåí â ÿïîíñêîì ãîðîäå Òîêè.
 Ðîññèè åäèíñòâåííûé äåéñòâóþùèé ñòåëëàðàòîð «Ë-2Ì» íàõîäèòñÿ â Èíñòèòóòå îáùåé ôèçèêè Ðîññèéñêîé àêàäåìèè íàóê è èç-çà îãðàíè÷åííîãî ôèíàíñèðîâàíèÿ ïðîäîëæèòåëüíîå âðåìÿ íå ïîäâåðãàåòñÿ ìîäåðíèçàöèè. Êðîìå ïåðå÷èñëåííûõ, ñòåëëàðàòîðíûå âîçìîæíîñòè èìåþòñÿ è â äðóãèõ ñòðàíàõ, â ÷àñòíîñòè â Àâñòðàëèè è íà Óêðàèíå.
Ñâîè ýêñïåðèìåíòû íåìåöêèå ó÷åíûå ïëàíèðóþò ïðîâåñòè â òðè ýòàïà. Íà ïåðâîì ýòàïå, íà÷àâøåìñÿ 10 äåêàáðÿ, ôèçèêè ïðîâåäóò îïûòû ñ ïîëó÷åíèåì â ðåàêòîðå ãåëèåâîé ïëàçìû, êîòîðóþ íóæíî óäåðæèâàòü â ðàâíîâåñíîì ñîñòîÿíèè 1−2 ñåêóíäû.  õîäå èñïûòàíèé ïåðâîé ôàçû ó÷åíûå ñîáèðàþòñÿ ïðîâåðèòü ðàáîòó ñèñòåì ðåàêòîðà è ïðè âîçíèêíîâåíèè íåèñïðàâíîñòåé îïåðàòèâíî èõ óñòðàíÿòü.
Èñïûòàíèÿ, ïðîâåäåííûå â ïåðâûé äåíü çàïóñêà ñòåëëàðàòîðà, ïðèçíàíû óñïåøíûìè. Ôèçèêàì óäàëîñü ïðè ïîìîùè ìèêðîâîëíîâîãî èìïóëüñà ìîùíîñòüþ 1,3 ìåãàâàòòà íàãðåòü îäèí ìèëëèãðàìì ãàçîîáðàçíîãî ãåëèÿ äî òåìïåðàòóðû â ìèëëèîí ãðàäóñîâ Öåëüñèÿ è óäåðæàòü ïîëó÷åííóþ ïëàçìó â ðàâíîâåñèè â òå÷åíèå 0,1 ñåêóíäû.
Ó÷åíûå îòñëåäèëè õàðàêòåðèñòèêè ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïîëó÷åííîé ïëàçìû è çàïóñòèëè êîìïüþòåðíóþ ñèñòåìó êîíòðîëÿ íàä ìàãíèòíûì ïîëåì.  èõ áëèæàéøèå çàäà÷è âõîäèò ïîñòåïåííîå íàðàùèâàíèå ìîùíîñòè èçëó÷åíèÿ è ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû ïëàçìû.
 îòëè÷èå îò òîêàìàêîâ, ñòåëëàðàòîðû ÿâëÿþòñÿ òåìíûìè ëîøàäêàìè — ñ íèìè ïðîâîäèëîñü ìåíüøå ýêñïåðèìåíòîâ, à ïîëó÷åííûå â ïîñëåäíåå âðåìÿ ðåçóëüòàòû îáíàäåæèâàþò.  òîì ñëó÷àå åñëè óñòàíîâêà Wendelstein 7-X îïðàâäàåò âîçëàãàåìûå íà íåå íàäåæäû, ôèçèêè ñäåëàþò âûâîäû î âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ ñòåëëàðàòîðîâ â êà÷åñòâå òåðìîÿäåðíûõ ýëåêòðîñòàíöèé áóäóùåãî.
Òàê èëè èíà÷å, ÿñíî îäíî: ïîëó÷åíèå ïðàêòè÷åñêè íåèñ÷åðïàåìîãî èñòî÷íèêà ýíåðãèè òðåáóåò íå òîëüêî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäóíàðîäíîãî ñîîáùåñòâà ó÷åíûõ è ãîñóäàðñòâ ìèðà è ïðèâëå÷åíèÿ îãðîìíûõ ôèíàíñîâûõ ñðåäñòâ, íî è çàâèäíîãî òåðïåíèÿ è óâåðåííîñòè â óñïåøíîñòè ïðîåêòà. Âñåãî ýòîãî õî÷åòñÿ ïîæåëàòü íåìåöêèì èññëåäîâàòåëÿì.
Òåõíîëîãèè 08.04.2024
Òåõíîëîãèè 12.02.2024
Àíàëèòèêà 02.12.2021
Òåõíîëîãèè 31.07.2019
×òîáû îñòàâèòü êîììåíòàðèé èëè âûñòàâèòü ðåéòèíã, íóæíî Âîéòè èëè Çàðåãèñòðèðîâàòüñÿ