Stelarátor WENDELSTEIN 7-X překročil toužebně očekávanou hranici

Jediný celosupravodivý stelarátor na světě byl v roce 2015 spuštěn v německém Greifsfaldu v Ústavu fyziky plazmatu Maxe Plancka. Po dlouhodobé odstávce je nyní připraven vylepšit počáteční parametry, zejména dosáhnout 30 minut nepřetržitého provozu, o kterém se principálně pulznímu tokamaku zatím nemůže zdát.

Ve stejném roce vznikly na různých místech světa návrhy dvou různých experimentálních zařízení pro výzkum řízené termojaderné fúze. Vědci se postavili na počátek dlouhé cesty poznání zákonitostí fúzního plazmatu. Ve Spojených státech to byl stelarátor a na východ od Ukrajiny tokamak, dva reprezentanti režimu magnetického udržení. V roce 1951 nikdo netušil, jak trnitá bude cesta i jen k částečným úspěchům. Zatímco tokamak, principiálně pulzní zařízení, má dnes fúzní reaktor na dohled, nepřetržitě fungující stelarátor se drží v pozadí a hraje zatím roli výkonného, ale vzdáleného zástupce.

Energetický obrat

Brzy ve své druhé kampani dosáhl stelarátor Wendelstein 7-X stanoveného cíle a překonal energetickým obratem 1,3 GJ (gigajoulů) hranici 1 GJ (energetický obrat = celková energie spotřebovaná na ohřev plazmatu – zde při průměrném ohřevovém výkonu cca 2 MW. Horké plazma bylo udržováno po dobu osmi minut. Francouzský tokamak TORE Supra takového času dosáhl již v roce 2003 (6:30 minuty). Faktem je, že případné překonání plánovaných 30 minut u W7-X bude lahůdka.

Na Infračerveném snímku z vakuové nádoby Wendelstein 7-X není vidět samotné plazma, ale rozložení teploty na vodou chlazených přepážkách divertoru. Uprostřed je jasně viditelná definovaná čára, tzv. strike line, kde  se plazma dotýká divertoru a je zde nejvyšší teplota. V jednotlivých oblastech je dosahováno teplot až 600 °C. Divertorové dlaždice W7-X vydrží teploty až 1 200 °C.

Vylepšení Wendelsteinu

Stelarátor Wendelstein 7-X v pobočce garchingského Ústavu fyziky plazmatu (IPP) Maxe Plancka v severoněmeckém přímořském Greifswaldu, byl během tříleté odstávky  vybaven vodním chlazením stěnových prvků a vylepšeným systémem ohřevu. Znovu uveden do provozu byl na podzim 2022 a je připraven zjistit, zda nový rozsah parametrů vylepšeného zařízení nezklame očekávání.

První cíl – energetický obrat 1 GJ – byl překonán 15. února 2023, kdy výzkumníci dosáhli ve stroji 1,3 GJ během plazmového výboje, který trval osm minut. To je pro zařízení stelarátorového typu určitě pozoruhodné a představuje pro stelarátor Wendelstein 7-X rekord; před první modernizací dosahoval stroj maximální doby trvání plazmatu 100 sekund při mnohem nižším ohřevovém výkonu.

„Nyní zkoumáme cestu ke stále vyšším energetickým hodnotám,“ říká Thomas Klinger, vedoucí divize Stellarator Transport and Dynamics. „Přitom musíme postupovat krok za krokem, abychom zařízení nepřetížili a nepoškodili.“

Když německá kancléřka Angela Merkelová v roce 2015 slavnostně spouštěla zcela nové zařízení, coby vystudovaný fyzik se podivila, že 100 sekund života plazmatu je docela málo: „Zesilte magnetické udržující pole a prodloužíte i dobu udržení!“ „To bychom skutečně mohli, ale také bychom tenhle červený knoflík mohli použít na dlouhou dobu naposledy. Musíme postupovat krok za krokem,“ zněla odpověď.

Cílem pro nejbližší roky je zvýšit energetický obrat u stelarátoru Wendelstein 7-X na 18 GJ, přičemž plazma by mělo být stabilní po dobu 30 minut!

Zdroj:  tisková zpráva IPP Maxe Plancka

Psali jsme v Třípólu zde: https://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/2492-modernizace-stelaratoru-wendelstein-7-x

(Všechny obrázky autor, Milan Řípa)