Fúzny reaktor Wendelstein 7-X v prevádzke

Pri pokusoch dosiahnuť termojadrovú reakciu je kľúčovým problémom vytvoriť plazmu o teplote desiatok miliónov stupňov a udržať ju pri „živote“ dostatočne dlho. Keďže žiadna nádoba by takúto horúcu hmotu udržať nedokázala, plazma visí v silnom magnetickom poli uprostred reaktora. Dnes existujú prakticky tri typy reaktorov pre experimenty so superhorúcou plazmou: tokamak, stelarátor a RFP – reverse field pinch. Najvážnejšími kandidátmi na fungujúci fúzny reaktor sú tokamak a stelarátor.

Stelarátor (názov odvodený zo „stellar generator“, teda generátor hviezd) pochádza od amerického fyzika Lymana Spitzera a tokamak („toroidalnaja kamera i magnitnyje katuški“ = toroidná komora s magnetickými cievkami) bol vyvinutý v Sovietskom zväze. Pri jeho zrode stáli významní titani fyziky O. A. Lavrentev, A. D. Sacharov, I. J. Tamm a L. A. Arcimovič.

Po rokoch súťaženia sa zdá, že systém stelarátor ťahá popri tokamaku za kratší koniec – aj najväčší fúzny reaktor ITER je tokamak, ale nemusí to byť pravda. Aktuálne stelarátory chytajú druhý dych. Dokazuje to vytvorenie vodíkovej plazmy v najväčšom supravodivom stelarátore, ktorý je umiestnený v nemeckom Inštitúte Maxa Plancka pre fyziku plazmy v Greifswalde.

Reaktor s názvom Wendelstein 7-X bol po desiatich rokoch výstavby spustený v decembri minulého roku a hneď vyrobil héliovú plazmu. Spolu bolo vytvorených 300 výbojov héliovej plazmy, ale táto fáza výskumu bola len prípravou na hlavné poslanie reaktora. Tým je vodíková plazma.

Za účasti nemeckej kancelárky Angely Merkelovej, ktorá je mimochodom kvantovou fyzičkou, bol 3. februára 2016 slávnostne spustený dôležitý experiment. Wendelstein 7-X pri ňom vytvoril vodíkovú plazmu zohriatu na 80 milíonov stupňov a udržal ju počas štvrť sekundy. Použitý bol mikrovlnný ohrev s výkonom 2MW.

Výskumníci budú pokračovať v tejto fáze experimentovania do polovice marca. Potom otvoria plazmovú nádobu a nainštalujú do nej uhlíkový obklad pre lepšiu ochranu a vybavenie na odstraňovanie nečistôt. Tieto vylepšenia umožnia predĺžiť životnosť plazmy až na 10 sekúnd. V priebehu štyroch rokov by sa chceli vedci dostať na úroveň udržania plazmy počas 30 minút pri plnom výkone ohrevu 20 megawattov.
Reaktor, ktorého výstavba stála viac ako miliardu eur je však stále experimentálnym zariadením a tak ako iné fúzne reaktory nebude mať pozitívnu energetickú bilanciu. Znamená to, že vyrobí menej energie, než sa spotrebuje na ohrev a udržanie plazmy.

Jeho poslaním je však skúmať a rozvíjať vlastnosti a výhody stelarátorov oproti tokamakom, medzi ktorými dominuje schopnosť kontinuálnej, nielen impulznej prevádzky. Paradoxne prvým funkčným fúznym reaktorom (stále len testovacieho typu) by mal byť práve tokamak – medzinárodný reaktor ITER s príkonom 50MW a výkon 500MW.

Video ukazuje slávnostné spustenie výroby vodíkovej plazmy, historické stlačenie tlačidla Angelou Merkelovou sa nachádza v závere videa cca od 41:00 min.

Zdroj: Techbox, autor: Juraj Procházka