В России успешно протестирована ключевая технология для термоядерного синтеза нового поколения
Инженеры Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры имени Д.В. Ефремова (НИИЭФА, входит в Росатом) достигли значительного прорыва в области термоядерного синтеза, успешно испытав уникальный проводник на основе высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП). Разработка ведется в рамках проекта токамака с реакторными технологиями (ТРТ), создаваемого для перехода к энергетике будущего.
Испытания прошла пятиметровая опытная секция провода, представляющая собой инженерный скачок. Он состоит из 240 лент высокотемпературного сверхпроводника, заключенных в медную стабилизирующую матрицу и оболочку из нержавеющей стали. Как заявил руководитель отдела исследований сверхпроводящих систем Андрей Медников, провод рассчитан на работу с током силой 65 килоампер в магнитном поле 18 тесла. Такие параметры ранее не достигались ни в одной установке в мире.
Проводник функционирует в криогенном режиме. Внутри него предусмотрен канал для циркуляции хладагента с температурой от 5 до 20 кельвинов. На испытаниях образец охлаждали жидким азотом до -196 градусов Цельсия, при которой он перешел в сверхпроводящее состояние. Тесты подтвердили, что провод сохраняет свои характеристики под нагрузкой, а ученые смогли контролировать все параметры на измерительном стенде. В своем Telegram-канале институт отметил, что является первым в России, кому удалось изготовить и испытать полноразмерный сверхпроводящий провод для электромагнитной системы токамака по технологии ТРТ.
Эта технология для ТРТ кардинально отличается от материалов, используемых в международном экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР. Если ИТЭР применяет провода из ниобий-титана и ниобий-олова, работающие при 4,5 кельвинах, то в проекте ТРТ используются ленты из оксида иттрия-бария-меди. Благодаря этому компоненты ТРТ становятся эффективнее и компактнее. Разработанные провода имеют сечение 26×26 мм, что меньше, чем провода ИТЭР (54×54 мм). При этом они способны работать в магнитных полях до 20 тесла и проводить токи до 80 килоампер, в то время как для ИТЭР эти показатели составляют 8–13 тесла и 48–68 килоампер соответственно.
Проведение исследований при температуре жидкого азота позволяет существенно снизить стоимость испытаний и сократить цикл разработки, приближая создание реального токамака ТРТ. Работы по проекту продвигаются согласно намеченным этапам: в 2026 году институт планирует изготовить и испытать два провода длиной более 60 метров каждый. В 2027 году эти усилия приведут к созданию макета центрального соленоида диаметром один метр, состоящего из 40 витков провода, уложенного в два слоя. Это станет прообразом для километров проводника, необходимых для будущего реактора.
Сам токамак ТРТ будет построен на площадке Троицкого института инновационных и термоядерных исследований (ТРИНИТИ) на месте бывшего токамака сильного поля ТСП. После завершения строительства ТРТ станет уникальной лабораторией для изучения поведения плазмы и технологий работы с тритием, необходимыми для гибридных термоядерно-ядерных систем.