Китай собрал крупнейший в мире магнит массой 582 тонны для термоядерного реактора

Термоядерная программа Китая, известная как искусственное солнце, взяла один из самых трудных инженерных барьеров.

В Институте физики плазмы Китайской академии наук (ASIPP) в Хэфэе приёмку экспертов и испытания на полных параметрах прошли два полностью отечественных сверхпроводящих магнита – ключевых компонента термоядерного реактора. Один из них стал крупнейшим сверхпроводящим магнитом для термоядерных установок за всю историю.

В США начинается лицензирование первой электростанции на термоядерном синтезе

Тороидальный магнит в форме буквы D имеет 21 метр в длину, 12 метров в ширину и 3,3 метра в высоту при массе 582 тонны. По объёму он в 1,3 раза больше, а по запасённой энергии втрое превосходит аналогичный магнит международного реактора ИТЭР. В итоге 16 таких катушек соберут в кольцо, каждая понесёт ток около 100 килоампер, а в центре плазмы поле достигнет 6,5 тесла.

Задача магнита – удерживать плазму. У Юй, научный сотрудник ASIPP, пояснил, что мощное поле подвешивает шар с температурой 100 миллионов градусов в вакуумной камере, не давая ему коснуться стенок. По словам инженера, это работает как невидимая и предельно прочная магнитная клетка.

Полные испытания также прошёл второй магнит – высокотемпературный сверхпроводящий центральный соленоид. Другой сотрудник института, Цинь Цзингган, сравнил его со свечой зажигания в автомобильном двигателе.

Именно соленоид наводит и ведёт ток плазмы, от чего напрямую зависит, сможет ли реактор зажечься и работать стабильно, а по запасённой энергии, скорости нарастания поля и сопротивлению соединений он вышел на ведущий мировой уровень.

Директор ASIPP Сун Юньтао отметил, что главная ценность двойного успеха – в полной технологической самостоятельности. По его словам, от сверхпроводящих лент, криогенной нержавеющей стали и изоляции до намотки, сверхнизкоомных соединений и защиты от срыва сверхпроводимости всё доведено до полной локализации, что снимает риск зависимости от чужих поставок. Шестилетняя работа принесла 47 патентов и 25 отраслевых стандартов.

За внушительным железом стоит крайняя точность. У Юй отметил, что магниты обязаны надёжно работать 60 лет при −268,95 °C под высоким током, интенсивным излучением и большими механическими нагрузками.

При термообработке ниобий-оловянных сверхпроводников отклонение всего на несколько градусов рушит характеристики, а держать равномерную температуру в печи с катушками более 10 метров – само по себе передовая инженерная задача.

Сопротивление внутренних соединений довели до 0,04 наноома, что при токах порядка 100 килоампер означает практически нулевые потери, а образцы проводника выдержали более тысячи электромагнитных и тепловых циклов при 4,2 кельвина, превзойдя расчётные значения.

Команда соленоида за шесть лет одолела более десяти ключевых технологий и снизила цену дорогой высокотемпературной сверхпроводящей ленты с 400 юаней (56 долларов) за метр до 100 юаней. Это убрало одно из главных препятствий для экономической состоятельности будущих установок.

В США начинается лицензирование первой электростанции на термоядерном синтезе

Во время ночной операции в реактор термоядерного синтеза ITER установили еще один гигантский модуль

По трёхэтапной дорожной карте Китая токамак BEST должны достроить к концу 2027 года, выработку термоядерной энергии нацелили примерно на 2030 год, а следом идёт демонстрационный реактор CFEDR, который планируют сделать первой в мире термоядерной демонстрационной электростанцией.

При этом Цинь Цзингган предупредил, что успешные испытания магнитов – это около 80% задачи, а впереди ещё полная сборка машины и длительная проверка в экстремальных условиях.