Kodolsintēzes jomā uzmanību piesaista ITER ( International Thermonuclear Experimental Reactor ), eksperimentāls reaktors, ko Eiropas starptautisks konsorcijs būvē Kadarāšā, Francijā. Tomēr Eiropā ir arī citas termiskās kodolreaktoru elektrostacijas, kas arī ir ļoti svarīgas. Eksperimentālais reaktors Wendelstein 7-X, kas atrodas vienā no Maks Planka Plazmas fizikas institūta ēkām Graifsvāldē, Vācijā, ir viens no tiem.
Tā mērķis ir veicināt tehnoloģiju attīstību, kas saistītas ar termiskās kodolreaktoru izstrādi, izmantojot magnētisko aizturēšanu, bet tā formula atšķiras no ITER vai JET piedāvātās. Faktiski Wendelstein 7-X reaktors ir stellaratora tipa konstrukcija. Visskaidrākā atšķirība starp tokamak reaktoriem un stellaatoriem ir to ģeometrija. Pirmie ir toroīda (vai smalkmaizītes) formas, bet otrie ir sarežģītākas ģeometrijas, kas atgādina uz sevi savītu smalkmaizīti.
Tomēr principiālā atšķirība starp šīm divām konstrukcijām ir tāda, ka tokamak reaktoros magnētiskie lauki, kas ierobežo plazmu, jāģenerē ar spolēm un jāinducē pašai plazmai, bet stellaratoru reaktoros viss tiek darīts ar spolēm. Plazmā nav strāvas. Tas nozīmē, ka pēdējie ir sarežģītāki un grūtāk izgatavojami. Par laimi, Wendelstein 7-X eksperiments jau dod ļoti daudzsološus rezultātus.
Pasaules rekords plazmas pastāvēšanas ilguma ziņā
Sākotnējie šī termiskā kodolreaktora testi, kas tika veikti no 2015. gada līdz 2018. gadam, noritēja saskaņā ar plānu, tāpēc 2018. gada novembrī sākās izšķirošais posms: tas bija jāmodificē, lai uzstādītu ūdens dzesēšanas sistēmu, kas spētu efektīvāk novadīt atlikušo siltuma enerģiju no vakuuma kameras sienām, kā arī sistēmu, kas ļautu plazmai sasniegt augstāku temperatūru. Šo modifikāciju veikšanai nepieciešamie darbi tika veiksmīgi pabeigti 2022. gada augustā.
Kad zinātnieki veic tik būtiskas izmaiņas tik sarežģītā eksperimentā, viņiem ir jāpārskata viss pirms iekārtas atkārtotas palaišanas, lai pārliecinātos, ka viss darbosies pareizi. Par laimi, viss noritēja labi, un 2023. gada februārī Wendelstein 7-X reaktors sasniedza svarīgu atskaites punktu: tam izdevās noturēt un stabilizēt plazmu 8 minūtes bez pārtraukuma, kurās reaktors izdalīja kopējo enerģiju 1,3 gigadžoula apmērā. Bet ar to nepietika. Tagad ir pienācis laiks pakļaut šo mašīnu jaunam apkopes un atjaunošanas posmam, lai varētu iet vēl tālāk.
Gadu vēlāk reaktors atkal bija gatavs jauniem eksperimentiem un tagad var lepoties ar ievērojamiem uzlabojumiem. Tehniskie speciālisti, kas pēdējo mēnešu laikā strādāja pie tā, optimizēja vadības un datu vākšanas sistēmas, uzlaboja plazmas sildīšanas sistēmu un ieviesa apmēram 50 papildu diagnostikas testus. No visiem šiem uzlabojumiem nozīmīgākais ir sildīšanas sistēma, kas tagad, izmantojot mikroviļņus, spēj ģenerēt vairāk nekā 1 megavatu jaudas plazmā. Šī tehnoloģija ir pazīstama kā elektronu ciklotronu rezonanses sildīšana (ECRH ) .
Pirmie rezultāti lika sevi gaidīt neilgi. 22. maijā šis vācu reaktors uzstādīja pasaules rekordu, uzturot sintēzes reakciju ar augstas veiktspējas plazmu 43 sekundes. Šobrīd neviena cita sintēzes iekārta nav pagarinājusi trīskāršo produktu tik ilgā laikā ilgstošās plazmas izlādēs. Trīskāršo produktu nav grūti izprast (tas ir pazīstams arī kā Lowson kritērijs). Būtībā tas ir vienkārši rādītājs, kas novērtē plazmas daļiņu blīvumu, to temperatūru un magnētiskā uzturēšanas ilgumu, lai izmērītu sintēzes reakcijas efektivitāti.
Šī stratēģija ir ļoti svarīga, jo tā ļauj inženieriem noteikt, vai termiskā kodolreaktora slieksnis, kas ļauj tam ģenerēt vairāk enerģijas, nekā nepieciešams plazmas sildīšanai, ir pārsniegts. Tiklīdz šis punkts ir sasniegts, enerģijas bilance kļūst pozitīva, un termiskās kodolsintēzes reakcija var turpināties ilgu laiku bez nepieciešamības pastāvīgi ieguldīt enerģiju sildīšanas sistēmā. Šo robežpunktu nebūtu bijis iespējams sasniegt bez jauna saldēta ūdeņraža inžektora, ko izstrādājusi Okridžas Nacionālā laboratorija (ASV). Tomēr ir vēl kaut kas, kam vērts pievērst uzmanību: nesen pabeigtajā kampaņā reaktors izdalīja 1,8 gigadžoula enerģijas, kas ievērojami pārsniedz 1,3 gigadžoula, kas tika sasniegts 2023. gada februārī.
