Россия готовит прорыв в области ядерного синтеза. Они обнаружили что-то большое

Исследования ядерного синтеза также выходят за рамки крупных международных проектов, таких как ИТЭР. Российский научно-исследовательский институт НИИЭФА, принадлежащий госкорпорации «Росатом», сообщил об успешных испытаниях нового типа высокотемпературного сверхпроводящего проводника, предназначенного для электромагнитной системы будущего токамака ТРТ.

Это важная часть оборудования, которая должна послужить промежуточным шагом на пути к практическому использованию энергии термоядерного синтеза. Портал обратил внимание на тему Интересная инженерия.

Испытываемый образец имел длину 5 метров и состоял из 240 сверхпроводящих лент типа ВТСП, которые помещены в медную стабилизирующую матрицу и защищены оболочкой из нержавеющей стали.

По словам исследователей, проводник рассчитан на работу при токе силой 65 килоампер в магнитном поле напряженностью 18 тесла, значений, которые обычно не достигаются в подобных конструкциях.

Почему сверхпроводники являются ключом к токамакам

Токамак — это устройство, поддерживающее чрезвычайно горячую плазму с помощью сильных магнитных полей. Магниты являются одной из наиболее технологически сложных частей всей системы. Чтобы иметь возможность работать с большими токами без потерь энергии, используют сверхпроводящие материалы, проводящие электричество без сопротивления при низких температурах.

В классических проектах, включая международный ИТЭР, используются сверхпроводники на основе ниобия и титана или ниобия и олова, которые должны работать при температуре около 4,5 Кельвина, или примерно -269 °С. В новом российском проводнике используются ленты из иттрий-барий-медно-оксидных керамических материалов, обеспечивающие стабильную работу при повышенных температурах и в то же время в более сильных магнитных полях.

Во время испытаний проводник охлаждался до температуры примерно -196°C с помощью жидкого азота, после чего перешел в сверхпроводящее состояние. Затем исследователи проследили за его поведением под нагрузкой и подтвердили, что он сохраняет стабильные свойства даже при высоком токе.

Меньшие размеры, более высокая производительность

Одним из отличий от проводников, используемых в проекте ИТЭР, является физический размер. Проводники, предназначенные для токамака ТРТ, имеют сечение 26×26 миллиметров, тогда как проводники для ИТЭР достигают размеров примерно 54×54 миллиметров. Несмотря на свои меньшие размеры, они способны работать в магнитных полях до 20 тесла и выдерживать ток до 80 килоампер, что открывает путь к более компактным и эффективным магнитным системам.

Исследователи говорят, что тестирование при более высоких температурах также снижает стоимость экспериментов и сокращает циклы разработки. Нет необходимости использовать чрезвычайно дорогие системы охлаждения на основе жидкого гелия, что является одной из основных финансовых проблем крупных термоядерных проектов.

Что будет дальше в ближайшие годы?

Согласно графику проекта, в 2026 году должны быть созданы два новых проводника длиной более 60 метров, которые уже будут служить основой для испытаний катушек магнитной системы. В 2027 году должен быть построен прототип центральной соленоидной катушки диаметром 1 метр, состоящей из 40 витков проводника в два слоя. Этот прототип должен послужить технической подготовкой для производства километров проводников, необходимых для всего реактора.

Сам токамак TRT должен вырасти на территории института TRINITI в Троике, где раньше располагался токамак сильного поля TSP. В кампусе постепенно готовят новую исследовательскую инфраструктуру, которая будет служить не только для изучения поведения плазмы, но и для разработки технологий, связанных с обращением с тритием и гибридными системами термоядерного деления.

Маленький шаг в лаборатории, имеющий большое значение для всей отрасли

Хотя пока тестируется «только» один компонент, сверхпроводящие проводники относятся к числу технологий, которые могут существенно повлиять на форму будущих термоядерных реакторов. Если удастся уменьшить размеры магнитных систем, повысить их эффективность и одновременно упростить охлаждение, это может изменить экономику целых устройств.

С точки зрения глобальных исследований, это еще одно свидетельство того, что развитие ядерного синтеза уже не происходит только в рамках одного мегапроекта, а происходит параллельно в нескольких местах по всему миру. Каждое техническое достижение в области магнитов, материалов или управления плазмой может сократить путь к реакторам, которые однажды смогут производить электроэнергию без выбросов углерода и с минимальными отходами.

Читайте больше из категории: Новости