Mokslo ir technologijų pasaulis

„Wendelstein 7-X“ stelaratorius yra eksperimentinis branduolių sintezės reaktorius, skirtas priartinti mus prie švarios, neribotos energijos.

Nuo tada, kai 2015 m. „Wendelstein 7-X“ sintezės reaktoriuje buvo pagaminta pirmoji plazma, jis toliau nuolat ir reikšmingai tobulėja.

Fizikai ką tik patvirtino dar vieną „didelę pažangą“ – sintezės reaktoriuje plazma įkaito iki dvigubai karštesnės temperatūros nei Saulės šerdis.

Stelaratoriai išsiskiria iš labiau paplitusių, simetriškų spurgų formos tokamako sintezės reaktorių, kaip labai sudėtingos struktūros, kupinos įvairių nesimetriškų posūkių ir linkių.

Kaip ir visuose branduolių sintezės reaktoriuose, tikslas yra atkurti Saulėje vykstančius procesus, veikiant plazmos srautus ekstremaliai temperatūrai ir slėgiui, priverčiant atomus susidurti ir susilieti, kad susidarytų monumentalus energijos kiekis.

„Wendelstein 7-X“ reaktorius yra toks sudėtingas, kad jį suprojektuoti prireikė superkompiuterių.

Jis naudoja 50 superlaidžių magnetinių ritinių išlaikyti plazmą vietoje, kai ji sukasi aplink nesimetrišką apskritą kamerą. 2018 metais prie projekto dirbantys fizikai pasiekė naujus tokio tipo sintezės reaktoriaus energijos tankio ir plazmos išlaikymo rekordus.

Šių eksperimentų metu plazma buvo įkaitinta iki 20 mln. °C  temperatūros – tai viršija Saulės šerdies temperatūrą – 15 mln. °C. Tačiau aiškėja, kad „Wendelstein 7-X“ gali pasiekti kur kas aukštesnę temperatūrą.

Kurdami „Wendelstein 7-X“, inžinieriai nusprendė išspręsti apribojimą, kuris būdingas klasikiniams stelaratorių dizainams kur kas daugiau nei įprastiems tokamakams – šilumos nuostolių tipą, vadinamą „neoklasikiniu transportu“.

Taip atsitinka, kai susidūrimai tarp įkaitusių dalelių išmuša kai kurias jų iš savo orbitos ir priverčia jas nutolti nuo magnetinio lauko. „Wendelstein 7-X“ magnetinio lauko narvas buvo labai kruopščiai optimizuotas, kad būtų išvengta tokių nuostolių.

Norėdami nustatyti ar patobulinimas suveikė, Maxo Plancko plazmos fizikos instituto ir Prinstono plazmos fizikos laboratorijos (PPPL) mokslininkai atliko išsamią naują stelaratoriaus rekordinių eksperimentų raundo analizę.

Ši analizė buvo sutelkta į diagnostinius duomenis, surinktus naudojant rentgeno spindulių kristalų spektrometrą, kuri parodė, kad staiga sumažėjo „neoklasikinis transportas“.

Šis našumas buvo pasiektas naudojant tai, kas apibūdinama kaip „nedidelė šildymo galia“, ir, pasak mokslininkų, analizė rodo, kad ateityje „Wendelstein 7-X“ gali sulaikyti šilumą, kuri dvigubai viršija Saulės šerdies temperatūrą.

Tolesni eksperimentai numatyti 2022 m. ir apims naują vandens aušinimo sistemos dizainą, kad būtų galima atlikti ilgesnės trukmės eksperimentus.

Tyrimo straipsnis buvo paskelbtas žurnale „Nature“.