Сотрудники Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры имени Д.В. Ефремова (НИИЭФА, входящего в структуру Росатома) добились заметного прогресса в сфере термоядерной энергетики, успешно проведя испытания проводника, созданного на основе высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП). Данная разработка осуществляется в рамках проекта токамака с реакторными технологиями (ТРТ), направленного на создание энергетической системы будущего.
Пятиметровая опытная секция провода успешно прошла испытания, что является значительным достижением в инженерной области. Она включает в себя 240 лент высокотемпературного сверхпроводника, помещенных в медную стабилизирующую матрицу и защищенных оболочкой из нержавеющей стали. По словам Андрея Медникова, руководителя отдела исследований сверхпроводящих систем, провод предназначен для работы с током в 65 килоампер при магнитном поле в 18 тесла. До настоящего времени ни одна установка в мире не демонстрировала подобных характеристик.
Проводник работает в условиях криогенной температуры. В его конструкции предусмотрен канал для циркуляции хладагента, температура которого варьируется от 5 до 20 кельвинов. В ходе испытаний образец охлаждался жидким азотом до -196 градусов Цельсия, что привело к переходу в сверхпроводящее состояние. Проведенные тесты продемонстрировали, что проводник сохраняет свои свойства при нагрузке, а исследователи получили возможность управлять всеми параметрами с помощью измерительного стенда. Институт, в своем Telegram-канале, подчеркнул, что он первым в России разработал и проверил полноразмерный сверхпроводящий провод для электромагнитной системы токамака, изготовленный по технологии ТРТ.
Технология, применяемая для токамака ТРТ, существенно отличается от материалов, используемых в международном экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР. В то время как ИТЭР использует провода из ниобия и титана, а также ниобия и олова, предназначенные для работы при температуре 4,5 кельвина, в проекте ТРТ используются ленты из оксида иттрия-бария-меди. Это позволяет сделать компоненты ТРТ более эффективными и компактными. Разработанные провода имеют поперечное сечение 26×26 мм, что меньше, чем у проводов ИТЭР (54×54 мм). При этом они способны функционировать в магнитных полях до 20 тесла и проводить электрический ток до 80 килоампер, тогда как для ИТЭР эти параметры составляют 8–13 тесла и 48–68 килоампер.
Использование температуры жидкого азота в процессе исследований позволяет значительно уменьшить затраты на испытания и ускорить цикл разработки, что способствует приближению создания реального токамака ТРТ. Проект реализуется в соответствии с запланированными этапами: в 2026 году институт намерен изготовить и протестировать два провода, каждый из которых будет иметь длину более 60 метров. К 2027 году эти работы позволят создать макет центрального соленоида диаметром один метр, который будет состоять из 40 витков провода, расположенного в двух слоях. Данный макет послужит прототипом для километровых участков проводника, которые понадобятся для будущего реактора.
Строительство токамака ТРТ планируется осуществить на территории Троицкого института инновационных и термоядерных исследований (ТРИНИТИ), где ранее располагался токамак сильного поля ТСП. После завершения работ ТРТ станет уникальной исследовательской площадкой для изучения свойств плазмы и разработки технологий обращения с тритием, что критически важно для функционирования гибридных термоядерно-ядерных реакторов.