В Китае завершили полномасштабные испытания магнитной системы для будущих термоядерных реакторов

Китайские учёные завершили полномасштабные испытания крупнейшей в мире сверхпроводящей магнитной системы, предназначенной для перспективного термоядерного реактора. Достижение стало важным этапом на пути к созданию установок, способных удерживать плазму с температурой, превышающей температуру ядра Солнца.

Специалисты Института физики плазмы Китайской академии наук завершили разработку, приёмочные процедуры и полные эксплуатационные испытания двух ключевых сверхпроводящих систем: тороидального сверхпроводящего магнита и центрального соленоида на основе высокотемпературного сверхпроводника. По данным агентства Синьхуа, все критически важные технологии были разработаны внутри страны без привлечения зарубежных решений.

Испытанные магниты входят в состав Комплексного исследовательского центра технологий термоядерного синтеза CRAFT (Comprehensive Research Facility for Fusion Technology), который играет важную роль в долгосрочной программе Китая по коммерциализации термоядерной энергетики. Именно в этой стране также расположен экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак EAST, который нередко называют китайским «искусственным Солнцем».

Успешные испытания подтвердили работоспособность двух наиболее важных компонентов будущих термоядерных реакторов. Именно они отвечают за создание мощного магнитного поля, позволяющего удерживать сверхгорячую плазму во взвешенном состоянии, не допуская ее контакта со стенками реактора.

Тороидальный магнит является основной системой магнитного удержания плазмы. Его длина составляет 21 метр, ширина — 12 метров, высота — 3,3 метра, а масса достигает 582 тонн. По сообщениям СМИ, его объем примерно в 1,3 раза больше, чем у аналогичного элемента, созданного для Международного экспериментального термоядерного реактора ITER во Франции, а способность запасать энергию превышает французский аналог в три раза.

В термоядерных реакторах такие магниты необходимы для предотвращения соприкосновения плазмы, температура которой может превышать 100 миллионов градусов Цельсия, с внутренними стенками реакторной камеры. Магнитное поле направляет движение заряженных частиц внутри тороидальной камеры и одновременно защищает конструкцию от экстремального теплового воздействия.

Одновременно с тороидальным магнитом испытания прошел центральный соленоид, который отвечает за запуск и управление током плазмы внутри реактора. Как сообщает South China Morning Post, устройство было рассчитано на номинальный ток 46,5 килоампера, однако успешно выдержало испытания при токе 60 килоампер.

По словам заместителя директора института Цинь Цзингана, центральный соленоид работает в самых сложных условиях среди всех магнитов термоядерной установки, а его характеристики напрямую определяют возможность успешного запуска реактора и последующего устойчивого поддержания термоядерной реакции.

Исследователи также отмечают, что проект демонстрирует значительно возросшие возможности китайской промышленности по производству современных сверхпроводящих компонентов из отечественных материалов.

Директор института Сун Юньтао сообщил, что создание тороидальной катушки заняло шесть лет. По его словам, сегодня она обладает самой высокой энергоёмкостью среди подобных устройств в мире. Специальная сталь, изоляционные материалы и сверхпроводящие провода, использованные при ее изготовлении, были произведены в Китае.

Сотрудник института У Юй пояснил, что в составе полноценного термоядерного реактора будет использоваться сразу несколько таких тороидальных катушек. В окончательной конфигурации магнитную систему сформируют 16 катушек, каждая из которых будет проводить ток силой 100 килоампер и создавать в центре реактора магнитное поле напряжённостью 6,5 тесла.

Китай инвестирует в развитие технологий сверхпроводящего термоядерного синтеза уже несколько десятилетий. В 1990-х годах страна модернизировала российский токамак Т-7, превратив его в установку HT-7, а в 2006 году ввела в эксплуатацию установку EAST — первый в мире полностью сверхпроводящий токамак. Ожидается, что новый исследовательский комплекс CRAFT позволит разработать технологии, необходимые для создания будущих коммерческих термоядерных электростанций.