Новая технология создания мощных магнитов приближает будущее термоядерной энергетики

Новости МирТесен

Компания Tokamak Energy из Великобритании заявила о существенном прогрессе в разработке экологически чистых источников энергии. Недавние испытания, проведенные на территории штаб-квартиры недалеко от Оксфорда, показали успешное создание магнитных полей, типичных для будущих термоядерных электростанций, в системе магнитов Demo4. Впервые в мире достигнута генерация таких полей с использованием полной конфигурации магнитов, изготовленных из высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП).

Система Demo4 позволила достичь магнитной индукции в 11,8 Тесла при температуре минус 243 градуса Цельсия. Конструкция, состоящая из полного комплекта сверхпроводящих магнитов, выполненных в форме токамака, успешно обеспечила прохождение семи миллионов ампер-витков электрического тока через центральную колонну. Генеральный директор Tokamak Energy Уоррик Мэтьюс назвал эти показатели «значительным достижением» для всей индустрии, акцентировав внимание на том, что Demo4 является результатом более чем десяти лет разработок в области сверхпроводящих магнитов и подтверждает одно из технических решений для интеграции безопасной, неограниченной и экологически чистой термоядерной энергии в энергетическую инфраструктуру.

Для получения термоядерной энергии необходимы очень мощные магнитные поля, которые удерживают и контролируют водородное топливо, нагретое до состояния плазмы, температура которой во много раз превышает температуру ядра Солнца. Хотя высокоинтенсивные ВТСП-магниты демонстрировались и раньше, Demo4 решает важную инженерную задачу: проверяет работу комплексной магнитной системы. В работающей термоядерной электростанции сверхпроводящие обмотки должны функционировать в сложной магнитной среде, создаваемой близлежащими катушками, что оказывает значительное влияние на их структурные характеристики и критический ток. Demo4 предоставляет возможность для инженеров создавать и исследовать эти силы, соответствующие термоядерным условиям, на всем комплексе магнитов, включающем 14 магнитов тороидального поля и два магнита полоидального поля.

Грэм Данбар, главный инженер проекта Demo4, подчеркнул, что эта платформа предоставляет ценные инженерные данные, необходимые для разработки будущих энергетических систем. Он также добавил, что целью является не только достижение заданных параметров, но и приобретение необходимой уверенности и опыта для расширения возможностей технологии. В компании сообщили, что работы по тестированию с целью повышения магнитных полей продолжаются, и новые результаты планируется представить в начале 2026 года.

Успешные испытания подтвердили не только перспективность технологии вихреточных сверхпроводников (ВТСП) для термоядерного синтеза, но и выявили ее коммерческий потенциал в других областях. Материалы ВТСП способны проводить ток в 200 раз плотнее, чем медь, что открывает возможности для их использования в системах распределения энергии для дата-центров, в электродвигателях для экологически чистой авиации и в транспортных системах на магнитной подушке. Такие магниты могут быть более компактными и легкими по сравнению с традиционными сверхпроводниками, работающими при низких температурах, а также потреблять значительно меньше энергии на охлаждение.

В ходе совместной разработки компания представила первые цветные изображения плазмы высокой скорости, полученные внутри термоядерного реактора. Полученные визуальные данные позволяют получить новые сведения о поведении топлива и способствуют совершенствованию режимов X-точечного радиатора – многообещающего способа работы для будущих термоядерных реакторов. Данный режим предназначен для охлаждения края плазмы перед контактом с элементами реактора, что позволяет уменьшить износ оборудования, не влияя на его эффективность.