Stellarator W7-X otwarty

20 maja w Instytucie Fizyki Plazmy Maxa Plancka w Greifswald uruchomiono stellarator Wendelstein 7-X (W7-X), obecnie największy na świecie eksperymentalny reaktor syntezy jądrowej. W projekcie o wartości 2 mld euro, w którym będzie opracowywana technologia wytwarzania energii przyszłości, znaczący udział mieli naukowcy z Polski.

Uruchomienie stellaratora W7-X może okazać się przełomowe dla badań nad fuzją jądrową. Naukowcy będą prowadzić w nim badania plazmy o ekstremalnie wysokiej temperaturze (kilkadziesiąt milionów stopni Celsjusza), jak również opracowywać nowe technologie i materiały służące m.in. do budowy reaktorów termojądrowych DEMO i ITER. Polska uczestnicząca w pracach od 2006 roku, dzięki wkładowi własnemu o szacunkowej wartości 6,5 mln euro, będzie miała nie tylko zapewniony dostęp do unikatowej aparatury i wpływ na prowadzone badania, ale również stanie się współwłaścicielem opracowywanych tam wynalazków.

– Jestem dumny, że polscy naukowcy i polski przemysł są zaangażowani w tak wielki projekt – mówi prof. Włodzisław Duch, podsekretarz stanu w Ministerstwie Nauki i Szkolnictwa Wyższego, który uczestniczył w otwarciu stellatora. – Dla naukowców to możliwość uczestnictwa w światowej klasy badaniach z zastosowaniem unikatowej wielkiej infrastruktury badawczej, a dla przemysłu to droga do rozwoju nowych technologii, podniesienia możliwości i zwiększenia przewagi konkurencyjnej na międzynarodowych rynkach.

– Stellerator jest urządzeniem służącym do wytwarzania i utrzymania plazmy, w której zachodzą reakcje syntezy jądrowej – tłumaczy prof. Grzegorz Wrochna, dyrektor NCBJ. – To bardziej skomplikowany proces od dobrze poznanej i z sukcesem wykorzystywanej reakcji rozszczepienia, choćby ze względu na konieczność uzyskania ekstremalnie trudnych warunków niezbędnych do zainicjowania fuzji. Spodziewamy się uzyskać ciągłe wyładowania trwające przez 30 minut z temperaturami sięgającymi do 100 mln stopni Celsjusza. Dzięki temu dowiemy się jak zbudować i radzić sobie z elektrownią termojądrową, która już dziś uważana jest za przyszłe rozwiązanie problemów energetycznych świata.

Stellarator W7-X dysponuje 300 kanałami pomiarowymi. Sto pięćdziesiąt z nich zaprojektowano do diagnostyki plazmy i wyposażono w system reflektometrów, których zadaniem jest pomiar profilów gęstości na brzegach plazmy oraz określenie ich zmian w czasie i przestrzeni. Zaletą urządzenia, odróżniającą go od konkurencyjnych tokamaków (np. ITER we Francji lub JET w Wielkiej Brytanii), jest możliwość pracy ciągłej oraz stabilizowania plazmy bez konieczności wzbudzania w niej prądu. W stelleratorze plazma o temperaturze kilkudziesięciu milionów stopni Celsjusza ma kształt pięciokrotnie zwiniętej wstęgi Möbiusa o około 10 m obwodu i 1 m szerokości. Utrzymywana jest w komorze urządzenia przez pole magnetyczne wytwarzane przez 50 niepłaskich i 20 płaskich nadprzewodzących cewek, rozmieszczonych w pięciu modułach i schładzanych do 3,3 Kelwinów (około minus 270 stopni Celsjusza) przy użyciu ciekłego helu.

Polski wkład w budowę stellatora W7-X

JEDNOSTKI NAUKOWE:

Instytut Fizyki Jądrowej PAN – zainstalowanie systemu zasilania cewek nadprzewodzących w pięciu modułach stellaratora. Udział w zaprojektowaniu urządzeń koniecznych do manipulowania, transportu i montażu elementów zbiornika zewnętrznego. Wykonanie części mechanicznych dla urządzeń do diagnostyki plazmy.

Politechnika Warszawska, Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM) oraz Uniwersytet Opolski – wykonanie strukturalnych i mechanicznych analiz systemu magnetycznego i systemów diagnostycznych miękkiego promieniowania rentgenowskiego.

Narodowe Centrum Badań Jądrowych – budowa elementów iniektora wiązki neutralnej, magnesów refleksyjnych, podstaw komór iniektorów wiązki neutralnej wraz z hydraulicznym układem poziomowania; wykonanie zaworów bramowych wraz z układami wygrzewania; wykonanie i uruchomienie układu chłodzenia.

PRZEDSIĘBIORSTWA:

TEPRO S.A., Koszalin – budowa podstaw komór NBI. Projekt wykonany w NCBJ Świerk. Hydrauliczny system pozycjonowania dostarczyła firma Parker-Hannifin.

INSS – POL Sp. z o.o., Wrocław – wykonanie układu chłodzenia wg założeń opracowanych w NCBj i IPP.

PREVAC Sp. z o.o., Rogów – wykonanie i montaż modyfikowanych zaworów bramowych. Z firmą została podpisana umowa na zaprojektowanie i budowę systemów grzewczych.

Kriosystem Sp. z o.o., Wrocław – dostawa systemu chłodzenia o nazwie Helium Quench Relieve System, przeznaczonego do bezpiecznego odprowadzania nadmiernego ciśnienia helu ze stellaratora.