Китай запустил крупнейший в мире сверхпроводящий магнит для проекта термоядерного синтеза

Крупнейший в мире сверхпроводящий магнит для термоядерного реактора успешно прошёл заключительные испытания в рамках китайского проекта CRAFT по созданию «искусственного солнца», превзойдя международные стандарты производительности.

В состав узла входят две катушки:

• тороидальный магнит — выполняет функцию магнитной клетки;

• центральный соленоид — служит воспламенителем.

Результаты, полученные исследователями из Института физики плазмы Китайской академии наук, преодолевают серьёзное инженерное препятствие на пути к удержанию плазмы, температура которой выше, чем в ядре Солнца. Об этом в субботу сообщило государственное информационное агентство «Синьхуа».

Цель проекта CRAFT

Цель Комплексного научно‑исследовательского центра термоядерных технологий — создать «миниатюрное солнце» с температурой более 100 миллионов градусов Цельсия (более 180 миллионов градусов Фаренгейта) и удерживать его внутри металлической клетки в форме пончика для выработки электроэнергии.

Как работает магнитная клетка

Магнитная клетка (тороидальная катушка поля CRAFT) — ключевой компонент реактора. В ней используется сильное магнитное поле, чтобы предотвратить расплавление контейнера с «миниатюрным солнцем», когда температура плазмы внутри достигает сотен миллионов градусов.

Магнитное поле подобно невидимой железной дороге: оно направляет заряженные частицы по заданным траекториям и удерживает их на безопасном расстоянии от стенок сосуда. Так удаётся предотвратить эрозию и структурные повреждения от высокоэнергетических столкновений.

Параметры тороидального магнита

Тороидальный магнит — самый большой магнит такого рода из когда‑либо построенных. Его параметры:

• длина — 21 метр (68,9 фута);

• ширина — 12 метров;

• высота — 3,3 метра;

• вес — 582 тонны.

Он имеет в 1,3 раза больший объём и в три раза больший запас энергии, чем его аналог в Международном термоядерном экспериментальном реакторе на юге Франции.

У Ю, научный сотрудник института плазмы, сообщил государственному телеканалу CCTV: «16 таких катушек в конечном итоге будут собраны для формирования полного магнитного поля. Каждая из них будет нести 100 килоампер и генерировать 6,5 тесла в центре».

Директор института Сун Юньтао заявил, что на создание катушки ушло шесть лет. По его словам, она обладает самой высокой в мире ёмкостью хранения энергии в своём роде. Специальная сталь, изоляция и сверхпроводящие провода производятся в Китае.

Испытания центральной соленоидной катушки

Одновременно с этим испытывался воспламенитель — высокотемпературная сверхпроводящая центральная соленоидная катушка. Её основные функции:

• индуцирование и подача плазменного тока;

• динамическая регулировка конфигурации удержания плазмы.

Согласно сообщению агентства «Синьхуа», результаты испытаний катушки оказались лучшими в мире.

Заместитель директора института Цинь Цзинган отметил: «Центральный соленоидный магнит работает в самых сложных условиях среди всех магнитов в реакторе. Его работа напрямую определяет, удастся ли успешно запустить термоядерный реактор и обеспечить его стабильную работу».

Он добавил, что номинальный расчётный ток катушки составлял 46,5 кА, однако она прошла испытания при 60 кА. Это в шесть раз превышает мощность китайского экспериментального сверхпроводящего токамака (EAST), который работает с 2006 года.

Сонг заявил, что результаты отражают почти 40 лет исследований. За это время институт освоил технологии сверхпроводимости — от низких до высоких температур. Он назвал магнит «самым передовым в мире и необходимым для строительства будущих термоядерных реакторов».

История развития термоядерных технологий в Китае

Путь Китая к созданию сверхпроводящего токамака начался в конце 1970‑х годов — тогда Советский Союз построил первое в мире подобное устройство, Т‑7.

Россия передала Китаю установку Т‑7, а в 1994 году её переоборудовали в HT‑7. Так Китай стал четвёртой страной (после России, Франции и Японии), обладающей этой технологией.

В 2006 году Китай завершил строительство EAST — первого в мире полностью сверхпроводящего токамака.

Сегодня термоядерная энергетика занимает первое место в списке приоритетных задач Китая в рамках нынешнего пятилетнего плана.