Специалисты из Китая успешно завершили всесторонние тесты самой крупной в мире системы сверхпроводящих магнитов, которая будет использоваться для разработки передовой установки термоядерного синтеза. Этот прогресс представляет собой значимый рубеж на пути к созданию устройств, способных удерживать плазму с температурой, сопоставимой с температурным режимом ядра нашей звезды.

Учёные Института физики плазмы Китайской академии наук успешно закончили создание, приёмку и всесторонние испытания двух важнейших сверхпроводящих устройств: тороидального магнита с использованием сверхпроводимости и центральной катушки на основе высокотемпературных материалов. Как сообщает агентство Синьхуа, вся необходимая технологическая база была создана внутри страны, без использования иностранных разработок.

Проведенные испытания магнитов являются частью Комплексного исследовательского центра технологий термоядерного синтеза CRAFT (Comprehensive Research Facility for Fusion Technology), который играет ключевую роль в долгосрочном плане Китая по внедрению термоядерной энергии на коммерческой основе. В этой стране также находится экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак EAST, широко известный как китайское «искусственное Солнце».

Успешное завершение испытаний подтвердило эффективность двух ключевых элементов будущих термоядерных реакторов. Эти компоненты обеспечивают формирование сильного магнитного поля, необходимого для удержания плазмы с экстремально высокой температурой в стабильном состоянии и предотвращения её соприкосновения с внутренними поверхностями установки.

Тороидальная катушка – ключевой компонент в конструкции магнитной системы для удержания плазмы. Ее размеры составляют: длина — 21 метр, ширина — 12 метров, высота — 3,3 метра, а вес достигает впечатляющих 582 тонн. По имеющимся данным из средств массовой информации, ее объем на треть больше, чем у подобного же элемента, предназначенного для Международной экспериментальной термоядерной реактора ITER во Франции, при этом запас энергии значительно превосходит возможности французского аналога в три раза.

В установках с управляемым термоядным синтезом подобные магниты играют важную роль в предотвращении контакта плазмы – нагретой до температур свыше 100 миллионов градусов Цельсия – со стенками реактора. Магнитное поле контролирует траекторию движения заряженных частиц внутри тороидальной камеры, обеспечивая при этом защиту конструкции от разрушительного воздействия высокой температуры.

Параллельно с испытаниями тороидального магнита был проверен центральный соленоид, выполняющий функцию инициации и регулирования тока плазмы в реакторе. Согласно информации из South China Morning Post, номинальная сила тока для этого устройства составляла 46,5 килоампер, однако оно успешно выдержало проверку при токе в 60 килоампер.

Заместитель руководителя института Цинь Цзинган подчеркнул, что центральный соленоид функционирует в наиболее экстремальных условиях среди всех магнитных элементов термоядерного реактора и его параметры непосредственно влияют на перспективу успешного запуска установки и дальнейшего поддержания управляемой ядерной реакции.

Эксперты также констатируют, что данная разработка указывает на заметное повышение потенциала китайской промышленности в области изготовления передовых сверхпроводящих деталей из отечественного сырья.

Глава научного учреждения Сун Юньтао заявил о шестилетнем периоде разработки тороидальной катушки. Он подчеркнул, что на текущий момент она демонстрирует наивысшую плотность энергии по сравнению с аналогами во всем мире. Для ее производства были задействованы китайские материалы: специальная сталь, изоляторы и сверхпроводящие кабели.

Специалист института У Юй добавил, что для работы термоядерного реактора потребуется несколько подобных тороидальных катушек. В итоге магнитная система будет состоять из шестнадцати элементов, каждый из которых сможет пропускать ток в 100 килоампер и генерировать магнитное поле с индукцией 6,5 тесла в центре установки.

На протяжении нескольких десятилетий Китай направляет ресурсы на совершенствование технологий в области управляемого термоядерного синтеза с использованием принципов сверхпроводимости. В девяностых годах прошлого века была проведена модернизация российского токамака Т-7, что привело к созданию установки HT-7, а в 2006 году был запущен EAST – первый в мире токамак на базе полностью сверхпроводящих магнитов. Предполагается, что новый исследовательский центр CRAFT станет платформой для разработки ключевых технологий, необходимых для строительства будущих коммерческих термоэлектростанций, работающих по принципу управляемого синтеза.