Самый мощный магнит для токамака: что он умеет и зачем он нужен
Американские инженеры собрали сверхмощный магнит, который может стать ключом к созданию первого в мире термоядерного реактора с положительным энергетическим балансом. Речь идёт о рекордном достижении в рамках проекта SPARC — предшественника компактного токамака ARC от MIT.
Энергия будущего — ближе, чем кажется
Термоядерный синтез — почти неисчерпаемый, чистый и безопасный источник энергии. Более полувека ученые стремятся создать установки, способные извлекать эту энергию стабильно и эффективно.
Один из крупнейших проектов — ITER, строящийся во Франции. Однако американский проект ARC может обойти его по ряду параметров, несмотря на более скромные размеры.
Компактность — главное преимущество
В то время как ITER — огромная конструкция, реактор ARC задуман куда компактнее: его внешний диаметр составит всего 3,3 метра, внутренний — 1,1 метра. Секрет — в использовании новых высокотемпературных сверхпроводников. Это позволяет работать при температуре около -250 °C, что заметно проще и дешевле, чем охлаждение до близкой к абсолютному нулю температуры.
SPARC: испытательный полигон для технологий будущего
До полноценного ARC еще далеко, и сейчас команда MIT и стартап Commonwealth Fusion Systems (CFS) сосредоточились на прототипе — установке SPARC. Она вдвое меньше будущего реактора, но уже позволяет тестировать важнейшие технологические решения.
Недавно был собран первый магнит SPARC. Он выполнен из редкоземельного оксида бария-меди (ReBCO) — материала, производимого промышленно в виде ленты.
Всего использовали 267 километров этой сверхпроводящей пленки, из которой изготовили 16 плоских элементов, сформировавших D-образную катушку.
Новый рекорд в мире магнитов
Охлажденный до -253 °C ReBCO стал сверхпроводящим, и при подаче тока создал магнитное поле в 20 тесла. Это абсолютный рекорд для токамаков. Для сравнения: магниты в Большом адронном коллайдере выдают "всего" 8,3 теслы.
SPARC будет включать 18 таких магнитов, расположенных по кругу. Первый пуск установки запланирован на 2025 год. Ученые надеются, что именно с помощью этих компактных и мощных магнитов удастся впервые получить от термоядерного синтеза больше энергии, чем тратится на поддержание реакции.
Уточнения
Си́нтез (др.-греч. σύνθεσις "соединение, складывание, связывание"; от συν-"совместное действие, соучастие" + θέσις "расстановка, размещение, распределение, <место>положение") — процесс соединения или объединения ранее разрозненных вещей или понятий в целое или набор.