Стеллатор Wendelstein 7-X получил ряд новых возможностей

Группа американских и немецких ученых завершила монтаж и начала использование новых больших магнитных катушек, разработанных специалистами Лаборатории физики плазмы Принстонского университета (Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL). Использование этих катушек позволяет увеличить общую эффективность немецкого реактора термоядерного синтеза Wendelstein 7-X (W7-X) типа стеллатор, что и было продемонстрировано в ходе последних экспериментов. Реактор W7-X является самым большим, мощным и современным стеллаторомм в мире, он используется для проведения исследований в области термоядерного синтеза и для проверки ряда технологий, уникальных для конструкций реакторов типа стеллатор.

Напомним нашим читателям, что стеллаторы — это реакторы термоядерного синтеза, тороидальная камера которых имеет сложную извилистую форму, как и создаваемые вокруг нее магнитные поля. Такая необычная конструкция, согласно теории, помогает таким реакторам работать в непрерывном режиме, затрачивая на это гораздо меньше энергии, чем затрачивают обычные «ровные» реакторы типа токамак. Помимо этого, сложная конфигурация магнитного поля позволяет надежно удерживать высокотемпературную плазму, что уменьшает риск ее контакта с внутренними стенками камеры реактора. Однако, такие преимущества требуют своей цены, которая заключается в сложности проектирования и изготовления самого реактора.

В декабре прошлого года реактор W7-X завершил второй этап экспериментов, в которых использовались улучшенные системы разогрева плазмы и проведения измерений. Основным элементом, который испытывался на втором этапе, являлась система отвода тепла, работа которой не должна оказывать влияние на шнур плазмы. Этот инструмент состоит из цепочки магнитов, которые формируют сложные магнитные поля, заставляя плазму проходить «впритирку» к 10 теплоотводящим пластинам. Любое отклонение магнитных полей влечет за собой отклонение плазменного шнура, что приводит к перегреву пластин и к чрезмерному охлаждению и разрушению плазменного шнура.

Работой электромагнитов, создающих магнитное поле, управляет сложная система управления, в которой используется множество обратных связей. Все это обеспечило формирование плазмы и стабильного потока отводимого тепла на протяжении 30 секунд времени. «Новые катушки оказались чрезвычайно полезными, они не только гарантируют стабильность потока тепла, отводимого через пластины, при их помощи физики смогли выполнить измерения магнитных полей с беспрецедентным уровнем точности» — рассказывает Томас Санн Педерсон (Thomas Sunn Pederson).

Новая система управления, наряду с точным расположением катушек электромагнитов, дали ученым в руки инструмент, при помощи которого они смогли контролировать размер и положение области контакта плазмы с теплоотводами. При этом, для гарантированного удержания шнура плазмы на месте оказалось достаточно 10 процентов от номинальной мощности этих катушек. «Факт, что нам потребовалось всего 10 процентов мощности, указывает на высокую точность, с которой были изготовлены и смонтированы все элементы реактора W7-X» — рассказывает Томас Санн Педерсон, — «Это так же означает, что сценарий, когда эти катушки будут перегружены и не смогут удержать плазму, крайне и крайне маловероятен».