Wendelstein W7-X ohlásil první plazma

Ve fúzní komunitě se asi nenašel nikdo, kdo by s napětím nečekal zprávu, která se objevila 10. prosince tohoto roku. Největší stelarátor na světě – Wendelstein W7-X – ohlásil první plazma!!!

Stelarátor patří do čeledi magnetické, stejně jako tokamak. Na rozdíl od pulzního tokamaku však dokáže fungovat nepřetržitě. První heliové plazma o teplotě milion stupňů žilo desetinu sekundy, což je velice skromný začátek, protože nejbližší cíl je půlhodina! Největší tokamak JET funguje běžně 20 sekund a rekord vysokoteplotního plazmatu drží částečně supravodivý tokamak Tore Supra, a to 6:29 minut.

10. prosince 2015 nastal Den D

Operátoři nastartovali magnetické pole a spustili počítačem řízený experiment. Miligram heliového plynu vstříkli do evakuované nádoby - heliové plazma se snadněji zapaluje než cílové vodíkové plazma a dokáže čistit novou vakuovou komoru. Mikrovlnné generátory pulzně ohřály plazma výkonem 1,3 MW a vše fungovalo podle plánu. První plazma zachytily instalované kamery a měřicí zařízení. Více než milion hodin práce tak alespoň v prvních okamžicích nepřišlo nazmar. Wendelstein, největší zařízení svého druhu na světě, postavil Ústav fyziky plazmatu Maxe Plancka v severoněmeckém městečku Greifswaldu za devět let (od dubna 2005) za regionální, národní i evropské peníze - cca 350 milionů eur. První plazma se úspěšně podařilo zažehnout po více než roce náročných zkoušek, měření a ladění. Vodíkové plazma přijde na řadu nejdříve za rok.

Stelarator nejprve ve staru osmičky

Stelarátor vymyslel americký vědec Lyman Spitzer na počátku padesátých let minulého století. Jeho první zařízení mělo vakuovou komoru ve tvaru číslice osm. Tento nezvyklý tvar komory řešil nepříjemné důsledky toroidálního driftu způsobeného nehomogenitou magnetického pole v uzavřených nádobách. Později osmičku nahradila závodní dráha, to je dvě rovinky a dvě zatáčky.

Čím byl tvar komory jednodušší, tím bylo komplikovanější vinutí magnetických cívek, které muselo zajistit spirálový průběh siločar v komoře. Wendelstein má sedmdesát modulárních cívek, z nichž padesát není rovinných. Teprve v moderní době s výkonnými počítači se podařilo navrhnout tvar cívek tak, že plazma ve stelarátoru je stabilní a stelarátor se může stát zálohou pro tokamak na jeho pouti za termojadernou elektrárnou. Optimalizace tvaru cívek trvala deset let!

Pro porovnání: Zatímco mezinárodní tokamak ITER, který se staví ve Francii, bude mít objem plazmatu 800 m³, stelarátor W7-X má 30 m³. Výhodou stelarátorů oproti tokamakům je možnost kontinuálního, nikoli jen pulsního, provozu.