Для будущего токамака собрали магнит рекордной мощности

Управляемый термоядерный синтез может стать почти бесконечным источником «чистой» и безопасной энергии. Поэтому уже больше полувека ученые медленно, но верно двигаются к созданию промышленных установок для получения термоядерной энергии. Крупнейший из таких проектов — международный экспериментальный реактор ITER, который возводят во Франции. А в Массачусетском технологическом институте (MIT) работают над схожим, но более компактным реактором ARC.

Как и в ITER, водородная плазма в нем должна удерживаться и сжиматься внутри тороидального (похожего на бублик) токамака с помощью мощных магнитных полей. Сам токамак на ARC будет иметь всего 3,3 метра во внешнем диаметре и 1,1 метра — во внутреннем. Для него планируют использовать не обычные сверхпроводниковые магниты, как на ITER, а магниты из высокотемпературных сверхпроводников, способные сохранять свои свойства при сравнительно умеренной температуре, на несколько десятков градусов выше абсолютного нуля (около минус 250 градусов Цельсия). Такая разница позволит сделать установку компактнее и снизить расходы на ее работу.

Проект установки SPARC / ©T. Henderson, CFS, MIT-PSFC, 2020

Пока инженеры создают экспериментальную установку SPARC — примерно вдвое меньше будущего реактора ARC: на ней можно отработать ключевые решения. И недавно для SPARC в сотрудничестве со стартапом Commonwealth Fusion Systems (CFS) они собрали первый магнит, о чем сообщила пресс-служба MIT.

Катушки сверхпроводящей ленты ReBCO / ©Gretchen Ertl, CFS, MIT-PSFC, 2021

В качестве высокотемпературного сверхпроводника выступил редкоземельный оксид бария-меди (ReBCO), который промышленно выпускается в виде ленты. Из 267 километров такой пленки разработчики собрали 16 плоских магнитов, сложив из них D-образную конструкцию. Охлажденный до температуры около минус 253 градусов ReBCO стал сверхпроводящим и после подачи электричества начал генерировать магнитное поле, индуктивность которого достигла 20 тесл. По словам инженеров, это рекорд для подобных установок. Для сравнения, сверхпроводящие магниты Большого адронного коллайдера выдают поле в 8,3 теслы.

Экспериментальная система SPARC будет содержать 18 таких магнитов, уложенных по кругу токамака. Ее первый запуск запланирован на 2025 год. Ожидается, что благодаря компактным и экономичным магнитам она позволит, наконец, получить от термоядерного реактора больше энергии, нежели тратится на его работу.