Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Wendelstein 7-X (W7-X) — експериментальний типу стеларатор. Збудований в травні 2014 року в місті Грайфсвальд, що в Німеччині. На момент будівництва був найбільшим реактором цього типу. Побудований для дослідження і вдосконалення технологій заради майбутнього будівництва промислових термоядерних реакторів типу стеларатор.
3 лютого 2016 року було запущено реактор із водневою плазмою.
Принцип дії
Попередником Wendelstein 7-X була експлуатована з 1988 по 2002 рік установка Wendelstein 7-AS.
Метою дослідження є вироблення енергії на реакції злиття атомних ядер, подібна реакція, що відбувається на Сонці. Щоб відбулася реакція, плазма з суміші ізотопів водню дейтерію і тритію повинна бути розігріта до температур понад 100 млн °C при концентрації іонів більшій за 1020 . Необхідна для цього ізоляція плазми досягається укладенням плазми в магнітне поле, для чого використовується сила Лоренца.
Починаючи з 1950-х років експерименти по магнітному утриманню плазми проводилися за принципом токамака тороїдальної форми. На відміну від токамака стелларатор не має азимутальної симетрії.
Метою Wendelstein 7-X є дослідження можливостей цього типу реакторів. За допомогою 30-хвилинних запусків будуть досліджуватися істотні властивості і перевірятися здатність до тривалої роботи.
Назва «Wendelstein» — це назва гори Вендельштейн в Баварських Альпах. Попередні стелараторні проекти теж використовували назви гір (наприклад стелларатор побудований Принстонським університетом використовував ім'ям гори Маттерхорн).
Пристрій
Головним компонентом Wendelstein 7-X є великий тороїд зовнішнього діаметра 11 м. У ньому обертається плазма укладена в магнітному полі таким чином, щоб не торкатися стінок. Магнітне поле виробляється 20 3,5-метровими пласкими магнітними котушками. Інші 50 не пласких магнітів слугують для цілеспрямованого впливу на магнітне поле.
Рідкий гелій, охолоджений до температури біля 4 K, охолоджує магнітні котушки для підтримки їх у надпровідному стані.
Основні елементи конструкції — камера для плазми, надпровідні магніти для утримання плазми, кріостат, пристрої для початкового розігріву плазми, системе спостереження і контролю, і дивертор для керування складом плазми.
Ізольований від тепла пристрій, необхідний для підтримки температури надпровідності котушок і магніту, має діаметр 16 м.
Робота
Через відсутність системи активного охолодження протягом перших двох років роботи тривалість запусків на високій потужності 8-10 МВт обмежується тривалістю близько 5-10 секунд. Потім заплановано виробничу перерву приблизно півтора року, протягом якої планується доопрацювати установку в розрахунку на тривалу роботу.
Монтаж завершений в травні 2014.
Перша фаза експериментів почнеться в 2015 році і закінчиться через 3 місяці. Замість колишніх планів одержання плазми за допомогою десяти тестових диверторів прийнято рішення обмежити першу плазму п'ятьма графітовими обмежувачами.
Друга фаза передбачає розширення обмежуючої діафрагми, установку тестових диверторів і комплектацію, і підключення компонентів, що контактують з плазмою — за планами фаза триватиме один рік.
Третя фаза з підключеними тестовими дивертор почнеться за планами в 2016 році.
Добудова повністю охолоджуваних диверторів високих теплових потоків в розрахунку на тривалу роботу займе приблизно 2 роки. У 2019 почнеться друга серія випробувань плазмовими імпульсами тривалістю в 30 хвилин.
У квітні 2015 року на сайті ITER повідомили, що магнітна система стелараторів вже охолоджена до робочої температури, вакуумна камера опечатана.
10 липня 2015. Надпровідна магнітна система (набір з 50 ізолюючих і 20 плоских керуючих котушок) пройшла перший іспит. Котушки спершу перевірялися по одній, потім живлення було подано на весь комплект котушок. Був досягнутий розрахунковий струм 12,8 кА. Отримані дані виявилися близькі до розрахункових. «Перша плазма» очікується до кінця 2015 року.
10 грудня 2015 року реактор запускали із гелієвою плазмою. А 3 лютого 2016 року — з водневою.
У вересні 2017 року реактор Wendelstein 7-X отримав захисну оболонку з графітових плиток, якими обкладені внутрішні стінки камери реактора. Це дозволило розігріти плазму до більш високих температур і утримувати її більш тривалий час. Крім цього в камері реактора встановлені спеціальні пристрої - дивертора, за допомогою яких можна контролювати щільність і рівень чистоти плазми, видаляючи з плазмового шнура частки домішок.
В ході останніх експериментів 2018 року, проведених на реакторі Wendelstein 7-X, була отримана високотемпературна плазма більшої щільності, збільшено час утримання плазми і зареєстрована рекордна на сьогоднішній день концентрація продуктів реакцій термоядерного синтезу. Все це вказує на те, що модернізація конструкції та оптимізація режимів роботи реактора принесли свої плоди. А зараз реактор Wendelstein 7-X проходить чергову модернізацію, готуючись до нових рекордів, які він почне встановлювати вже восени 2018 року.
Ціль цих експерементів та вдосконалень полягає у підвищенні температури та концентрації компонентів реакції та подовдення часу їх утримання. Чим більша концентрація і температура, тим більша інтенсивність термоядерної реакції а отже і кількість виділеного тепла. При певних значеннях кількість виділеного тепла стає більше чим кількість енергії затраченої на початковий розігрів плазми. З іншої сторони, тим важче утримувати ці компоненти (у вигляді плазми) в магнітних полях (треба сильніші поля, можливо нові конфігурації полів), виникає потреба у керуванні складом плазми (бо склад міняється із-за реакції що протікає) і треба відводити тепло що виділяється під час реакції (щоб все не розплавилось).
Див. також
Примітки
- Німеччина запустила термоядерний реактор з водневою плазмою [ 4 лютого 2016 у Wayback Machine.], УНІАН, 3 лютого 2016
- "Research enhances performance of Germany's new fusion device" [ 30 червня 2018 у Wayback Machine.] Phys.org, 29 березня, 2018
- "Wendelstein 7-X achieves world record for fusion product" [ 30 червня 2018 у Wayback Machine.] Phys.org, 25 червня, 2018
Посилання
| Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Wendelstein 7-X |
- Офіційний сайт (англ.).
- (Max-Planck-Institut für Plasmaphysik) (англ.).
- (англ.).
- V. Bykov et al, «Structural analysis of W7-X: Overview», Fusion Engineering and Design (2009) Vol. 84, No. 2-6, 215–219 [ 4 березня 2016 у Wayback Machine.] (англ.).
Координати: 54°04′23″ пн. ш. 13°25′25″ сх. д. / 54.07306° пн. ш. 13.42361° сх. д.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Wendelstein 7 X W7 X eksperimentalnij tipu stelarator Zbudovanij v travni 2014 roku v misti Grajfsvald sho v Nimechchini Na moment budivnictva buv najbilshim reaktorom cogo tipu Pobudovanij dlya doslidzhennya i vdoskonalennya tehnologij zaradi majbutnogo budivnictva promislovih termoyadernih reaktoriv tipu stelarator V yizd v doslidnickij kompleks W7 X v Grajfsvaldi Livoruch vidno eksperimentalnij zal Nadprovidni kabeli zhivlennya prikriplyuyutsya do odniyeyi z 20 nadprovidnih planarnih obmotok Termoyaderna reakciya zlittya yader dejteriyu ta tritiyu 3 lyutogo 2016 roku bulo zapusheno reaktor iz vodnevoyu plazmoyu Princip diyiPoperednikom Wendelstein 7 X bula ekspluatovana z 1988 po 2002 rik ustanovka Wendelstein 7 AS Metoyu doslidzhennya ye viroblennya energiyi na reakciyi zlittya atomnih yader podibna reakciya sho vidbuvayetsya na Sonci Shob vidbulasya reakciya plazma z sumishi izotopiv vodnyu dejteriyu i tritiyu povinna buti rozigrita do temperatur ponad 100 mln C pri koncentraciyi ioniv bilshij za 1020 Neobhidna dlya cogo izolyaciya plazmi dosyagayetsya ukladennyam plazmi v magnitne pole dlya chogo vikoristovuyetsya sila Lorenca Pochinayuchi z 1950 h rokiv eksperimenti po magnitnomu utrimannyu plazmi provodilisya za principom tokamaka toroyidalnoyi formi Na vidminu vid tokamaka stellarator ne maye azimutalnoyi simetriyi Metoyu Wendelstein 7 X ye doslidzhennya mozhlivostej cogo tipu reaktoriv Za dopomogoyu 30 hvilinnih zapuskiv budut doslidzhuvatisya istotni vlastivosti i pereviryatisya zdatnist do trivaloyi roboti Nazva Wendelstein ce nazva gori Vendelshtejn v Bavarskih Alpah Poperedni stelaratorni proekti tezh vikoristovuvali nazvi gir napriklad stellarator pobudovanij Prinstonskim universitetom vikoristovuvav im yam gori Matterhorn Pristrij Golovnim komponentom Wendelstein 7 X ye velikij toroyid zovnishnogo diametra 11 m U nomu obertayetsya plazma ukladena v magnitnomu poli takim chinom shob ne torkatisya stinok Magnitne pole viroblyayetsya 20 3 5 metrovimi plaskimi magnitnimi kotushkami Inshi 50 ne plaskih magnitiv sluguyut dlya cilespryamovanogo vplivu na magnitne pole Ridkij gelij oholodzhenij do temperaturi bilya 4 K oholodzhuye magnitni kotushki dlya pidtrimki yih u nadprovidnomu stani Osnovni elementi konstrukciyi kamera dlya plazmi nadprovidni magniti dlya utrimannya plazmi kriostat pristroyi dlya pochatkovogo rozigrivu plazmi sisteme sposterezhennya i kontrolyu i divertor dlya keruvannya skladom plazmi Izolovanij vid tepla pristrij neobhidnij dlya pidtrimki temperaturi nadprovidnosti kotushok i magnitu maye diametr 16 m Robota Shematichne zobrazhennya ustanovki Vendelshtajn plazma zhovtogo koloru droti sinogo Cherez vidsutnist sistemi aktivnogo oholodzhennya protyagom pershih dvoh rokiv roboti trivalist zapuskiv na visokij potuzhnosti 8 10 MVt obmezhuyetsya trivalistyu blizko 5 10 sekund Potim zaplanovano virobnichu perervu priblizno pivtora roku protyagom yakoyi planuyetsya doopracyuvati ustanovku v rozrahunku na trivalu robotu Montazh zavershenij v travni 2014 Persha faza eksperimentiv pochnetsya v 2015 roci i zakinchitsya cherez 3 misyaci Zamist kolishnih planiv oderzhannya plazmi za dopomogoyu desyati testovih divertoriv prijnyato rishennya obmezhiti pershu plazmu p yatma grafitovimi obmezhuvachami Druga faza peredbachaye rozshirennya obmezhuyuchoyi diafragmi ustanovku testovih divertoriv i komplektaciyu i pidklyuchennya komponentiv sho kontaktuyut z plazmoyu za planami faza trivatime odin rik Tretya faza z pidklyuchenimi testovimi divertor pochnetsya za planami v 2016 roci Dobudova povnistyu oholodzhuvanih divertoriv visokih teplovih potokiv v rozrahunku na trivalu robotu zajme priblizno 2 roki U 2019 pochnetsya druga seriya viprobuvan plazmovimi impulsami trivalistyu v 30 hvilin U kvitni 2015 roku na sajti ITER povidomili sho magnitna sistema stelaratoriv vzhe oholodzhena do robochoyi temperaturi vakuumna kamera opechatana 10 lipnya 2015 Nadprovidna magnitna sistema nabir z 50 izolyuyuchih i 20 ploskih keruyuchih kotushok projshla pershij ispit Kotushki spershu pereviryalisya po odnij potim zhivlennya bulo podano na ves komplekt kotushok Buv dosyagnutij rozrahunkovij strum 12 8 kA Otrimani dani viyavilisya blizki do rozrahunkovih Persha plazma ochikuyetsya do kincya 2015 roku 10 grudnya 2015 roku reaktor zapuskali iz geliyevoyu plazmoyu A 3 lyutogo 2016 roku z vodnevoyu U veresni 2017 roku reaktor Wendelstein 7 X otrimav zahisnu obolonku z grafitovih plitok yakimi obkladeni vnutrishni stinki kameri reaktora Ce dozvolilo rozigriti plazmu do bilsh visokih temperatur i utrimuvati yiyi bilsh trivalij chas Krim cogo v kameri reaktora vstanovleni specialni pristroyi divertora za dopomogoyu yakih mozhna kontrolyuvati shilnist i riven chistoti plazmi vidalyayuchi z plazmovogo shnura chastki domishok V hodi ostannih eksperimentiv 2018 roku provedenih na reaktori Wendelstein 7 X bula otrimana visokotemperaturna plazma bilshoyi shilnosti zbilsheno chas utrimannya plazmi i zareyestrovana rekordna na sogodnishnij den koncentraciya produktiv reakcij termoyadernogo sintezu Vse ce vkazuye na te sho modernizaciya konstrukciyi ta optimizaciya rezhimiv roboti reaktora prinesli svoyi plodi A zaraz reaktor Wendelstein 7 X prohodit chergovu modernizaciyu gotuyuchis do novih rekordiv yaki vin pochne vstanovlyuvati vzhe voseni 2018 roku Cil cih eksperementiv ta vdoskonalen polyagaye u pidvishenni temperaturi ta koncentraciyi komponentiv reakciyi ta podovdennya chasu yih utrimannya Chim bilsha koncentraciya i temperatura tim bilsha intensivnist termoyadernoyi reakciyi a otzhe i kilkist vidilenogo tepla Pri pevnih znachennyah kilkist vidilenogo tepla staye bilshe chim kilkist energiyi zatrachenoyi na pochatkovij rozigriv plazmi Z inshoyi storoni tim vazhche utrimuvati ci komponenti u viglyadi plazmi v magnitnih polyah treba silnishi polya mozhlivo novi konfiguraciyi poliv vinikaye potreba u keruvanni skladom plazmi bo sklad minyayetsya iz za reakciyi sho protikaye i treba vidvoditi teplo sho vidilyayetsya pid chas reakciyi shob vse ne rozplavilos Div takozhTokamak Mizhnarodnij eksperimentalnij termoyadernij reaktorPrimitkiNimechchina zapustila termoyadernij reaktor z vodnevoyu plazmoyu 4 lyutogo 2016 u Wayback Machine UNIAN 3 lyutogo 2016 Research enhances performance of Germany s new fusion device 30 chervnya 2018 u Wayback Machine Phys org 29 bereznya 2018 Wendelstein 7 X achieves world record for fusion product 30 chervnya 2018 u Wayback Machine Phys org 25 chervnya 2018PosilannyaVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Wendelstein 7 X Oficijnij sajt angl Max Planck Institut fur Plasmaphysik angl angl V Bykov et al Structural analysis of W7 X Overview Fusion Engineering and Design 2009 Vol 84 No 2 6 215 219 4 bereznya 2016 u Wayback Machine angl Koordinati 54 04 23 pn sh 13 25 25 sh d 54 07306 pn sh 13 42361 sh d 54 07306 13 42361