Reaktor termojądrowy MAST uruchomiony w Wielkiej Brytanii po gruntownej przebudowie

Po głębokiej rekonstrukcji, która trwała siedem długich lat, Wielka Brytania ponownie uruchomiła swój reaktor termojądrowy, zwany MAST (Mega Ampere Spherical Tokamak), który znajduje się w Centrum Energii Fuzji Kalema i obecnie nazywa się Aktualizacja MAST.

Reaktor termojądrowy i jego główne problemy

Od wielu dziesięcioleci naukowcy na całym świecie dążą do uzyskania dobrze funkcjonującego reaktora termojądrowego. Faktem jest, że ten rodzaj energii ma dwie wyraźne zalety:

1. Wodór używany jako paliwo w takich reaktorach jest bardzo tani i łatwo dostępny.
2. Podczas reakcji syntezy termojądrowej uwalnia się ogromna ilość energii.

Ale główny szkopuł polega na tym, że stworzenie warunków dla stabilnego przebiegu syntezy termojądrowej jest dość problematyczne. Aby pokonać opór elektryczny podobnie naładowanych cząstek i zderzyć je (np pozyskiwanie nowych cząstek i uwalnianie ogromnej ilości energii) plazma jest ekstremalnie rozgrzewana temperatury.

Ale plazma ma tendencję do rozszerzania się, a tym samym ochładzania. Naukowcy nauczyli się więc, jak utrzymywać przegrzaną plazmę w jednej pozycji dzięki szczególnie silnym magnesom.

Co więcej, one (magnesy) są ustawione w specjalny sposób, aby utworzyć specjalne pole magnetyczne. Takie reaktory nazywane są tokamakami (komora toroidalna z cewkami magnetycznymi).

Reaktor termojądrowy w Wielkiej Brytanii i jego cechy

Budowa reaktora MAST rozpoczęła się w 1997 roku, a do grudnia 1999 roku został on uroczyście oddany do użytku. W tym przypadku utworzony reaktor MAST jest zaimplementowany w postaci kulistego tokamaka.

Różnica tego typu w stosunku do klasycznych tokamaków polega na tym, że cewki magnetyczne są umieszczone w taki sposób, że tworzą chmurę plazmy bardzo zbliżoną kształtem do kuli.

Również ten typ reaktora porównuje się do jabłka, z którego pozyskuje się rdzeń.

Zdaniem twórców tego reaktora taka konstrukcja pozwala na stworzenie znacznie więcej stabilne osocze i nadal znacznie zmniejszają wartość indukcji niezbędną do utrzymania osocza pole magnetyczne.

Tak więc w MAST około 8 metrów sześciennej plazmy jest utrzymywane przez pole magnetyczne o wartości zaledwie 0,55 Tesli.

Dla porównania, w rosyjskim tokamaku T-15 o klasycznym kształcie toroidalnym pole magnetyczne ma indukcję 3,6 Tesli. A w kulistym tokamaku Globus-15 (Instytut Fizyko-Techniczny im.A. FA. Ioffe, St.Petersburg) wartość indukcji magnetycznej wynosi 0,4 Tesli.

Jakie są zadania reaktora termojądrowego MAST

Duże nadzieje wiążą z tym naukowcy z Wielkiej Brytanii, którzy od 2013 roku czekają na zakończenie przebudowy reaktora termojądrowego. W końcu MAST może stać się ultranowoczesnym poligonem doświadczalnym do testowania nowych osiągnięć w dziedzinie syntezy termojądrowej.

Tak więc najpierw przetestowana zostanie unikalna część tokamaka zwana Super-X Divertor. Głównym zadaniem nowej części jest usunięcie nadmiaru ciepła i zbędnych zanieczyszczeń z plazmy. Poprzednie wersje tego urządzenia wymagały generalnego remontu po kilku latach eksploatacji.

Nowa wersja urządzenia (w przypadku pomyślnego testu) zwiększy żywotność o 10 razy. Jeśli eksperyment się powiedzie, naukowcy powrócą do realizacji ambitnego projektu STEP. (Sferyczny Tokamak do Produkcji Energii) o budowie pełnoprawnej elektrowni, którą powinien 2040.