Мировой прорыв в создании сверхсильных магнитов открывает путь к коммерческому термоядерному синтезу
Британская компания Tokamak Energy сообщила о значительном прорыве в области создания чистых источников энергии. В ходе недавних испытаний на своей штаб-квартире недалеко от Оксфорда компания успешно воспроизвела магнитные поля, характерные для будущих термоядерных электростанций, в своей системе магнитов Demo4. Это первый случай в мире, когда такие поля были созданы в полной конфигурации магнитов из высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП).
Система Demo4 достигла напряженности магнитного поля в 11,8 Тесла при температуре -243 градуса Цельсия. Конфигурация, включающая полный набор ВТСП-магнитов, построенных в форме токамака, успешно пропустила через свою центральную колонну семь миллионов ампер-витков электрического тока. Генеральный директор Tokamak Energy Уоррик Мэтьюс назвал эти результаты «крупной победой» для всей отрасли, подчеркнув, что Demo4 олицетворяет собой более чем десятилетие инноваций в области ВТСП и подтверждает одно из технических решений для внедрения чистой, неограниченной и безопасной термоядерной энергии в энергосистему.
Создание термоядерной энергии требует чрезвычайно сильных магнитных полей для удержания и контроля водородного топлива, которое нагревается до состояния плазмы, в несколько раз более горячей, чем ядро Солнца. В то время как одиночные ВТСП-магниты высокой напряженности демонстрировались и ранее, Demo4 решает следующую ключевую инженерную задачу: проверяет работу полной магнитной системы. В действующей термоядерной электростанции сверхпроводящие ленты должны функционировать в сложной магнитной среде, создаваемой соседними катушками, что значительно влияет на структурную производительность и критический ток. Demo4 позволяет инженерам генерировать и изучать эти соответствующие термоядерным условиям силы на полном наборе катушек, который включает 14 магнитов тороидального поля и два магнита полоидального поля.
Главный инженер проекта Demo4 Грэм Данбар отметил, что эта платформа предоставляет уникальные инженерные данные для проектирования будущих энергоустановок, и что цель заключается не только в достижении определенных цифр, но и в получении уверенности и опыта для масштабирования технологии. Компания также указала, что дальнейшие испытания для достижения более высоких магнитных полей продолжаются, а следующие результаты ожидаются в начале 2026 года.
Кроме того, успешные испытания продемонстрировали коммерческий потенциал технологии ВТСП и за пределами термоядерного синтеза. ВТСП-материалы способны проводить примерно в 200 раз большую плотность тока, чем медь, что делает их пригодными для распределения энергии в центрах обработки данных, создания электродвигателей для безуглеродной авиации и систем транспорта на магнитной подвеске. Такие магниты могут быть меньше и легче традиционных низкотемпературных сверхпроводников и работать при значительно меньших затратах на охлаждение.
В рамках смежной разработки компания ранее опубликовала первые высокоскоростные цветные изображения плазмы, полученные внутри термоядерной установки. Эти визуальные данные предоставляют новое понимание поведения топлива и поддерживают развитие режимов X-точечного радиатора — перспективного режима работы для будущих термоядерных реакторов, предназначенного для охлаждения края плазмы до контакта с компонентами реактора, что снижает износ оборудования без ущерба для производительности.