Опубликованы результаты исследований высокотемпературных сверхпроводящих магнитов для геликоидального термоядерного синтеза в Японии

Японская компания Helical Fusion недавно объявила, что результаты исследований высокотемпературных сверхпроводящих магнитов, проведённых совместно с Национальным институтом термоядерных исследований Японии (NIFS), прошли рецензирование и были опубликованы в журнале «Journal of Physics: Conference Series». Ранее эти результаты были представлены в виде предварительного отчёта; основное внимание уделялось проверке характеристик высокотемпературных сверхпроводящих проводников для применения в термоядерных реакторах в условиях сильного магнитного поля и больших токов.

В ходе данного исследования испытывался высокотемпературный сверхпроводящий проводник UROCOIC, разработанный компанией Helical Fusion. Исследовательская группа изготовила из этого проводника образец в виде «двойной катушки» и, используя существующее испытательное оборудование, максимально точно воспроизвела ожидаемые в будущем термоядерном реакторе условия магнитного поля и тока. Начальная температура испытаний составляла 10 К, напряжённость магнитного поля, создаваемого внешней катушкой, — 7 Тл, а максимальное локальное магнитное поле, воздействию которого подвергалась испытуемая катушка, достигло 8,9 Тл.

Результаты испытаний показали, что катушка в сверхпроводящем состоянии выдержала пропускание тока силой 40 кА в течение 280 секунд, а также выдержала локальное магнитное поле 8,9 Тл и электромагнитную силу 356 кН/м. В ходе исследования также была подтверждена способность катушки без изоляции к самозащите в условиях быстрых изменений магнитного поля и получены соответствующие данные о постоянной времени. Компания Helical Fusion считает, что полученные результаты свидетельствуют о том, что проводник UROCOIC уже удовлетворяет условиям для проведения последующей верификации на интегрированном демонстрационном устройстве Helix HARUKA.

Проект Helix направлен на разработку геликоидальной термоядерной электростанции. Согласно планам компании, в 2020-х годах будут завершены поэтапные проверки ключевых технологий, включая высокотемпературные сверхпроводящие магниты, бланкет и дивертор, а в 2030-х годах на базе Helix HARUKA будет проведена интегрированная демонстрация, параллельно с продвижением строительства первой электростанции Helix KANATA.

Высокотемпературный сверхпроводящий магнит является одним из ключевых компонентов установок магнитного удержания термоядерного синтеза; его функция заключается в создании и поддержании сильного магнитного поля, необходимого для удержания сверхвысокотемпературной плазмы. По сравнению с традиционной сверхпроводящей технологией, высокотемпературные сверхпроводящие магниты позволяют достигать более высокой напряжённости магнитного поля в более компактных установках, что имеет важное значение для повышения эффективности и инженерной осуществимости термоядерных электростанций. Геликоидальные термоядерные установки обладают потенциалом стационарной работы, однако изготовление магнитов трёхмерной геликоидальной структуры сопряжено с высокой сложностью, поэтому гибкие высокотемпературные сверхпроводящие проводники и технология изготовления катушек становятся ключевыми факторами инженерной реализации.

Данное исследование получило поддержку программы содействия инновационной деятельности малых и средних предприятий Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии и объединило корпоративные исследования и разработки, испытательные платформы исследовательских институтов и производственные возможности японских производителей. Компания Helical Fusion заявила, что на следующем этапе будет продолжена сборка разработанных катушек и проведена интегрированная верификация для устройства Helix HARUKA.