Китайская компания Energy Singularity получила первую плазму в высокотемпературном сверхпроводящем токамаке НН-70. Почему это важное достижение в термоядерной энергетике?
Токамак расшифровывается как тороидальная камера с магнитной катушкой. Дело в том, что для термоядерного синтеза — слияние легких ядер в более тяжелые с выделением большого количества энергии — необходима температура в миллионы градусов. Вещество в этом случае переходит в агрегатное состояние плазмы, и удержать его можно только мощными магнитными полями.
Токамак — не единственный тип термоядерных реакторов, но он считается наиболее перспективным. Однако инженеры пока не могут решить целый ряд проблем: установки очень сложные и дорогие, а главное, они потребляют больше энергии на создание магнитного поля, чем производят.
Чем отличается китайский токамак от других?
Сверхпроводящий токамак отличается от других типов токамаков использованием сверхпроводящих материалов для создания магнитных катушек, которые удерживают плазму. Это позволяет существенно уменьшить энергопотребление установки и повысить эффективность удержания плазмы.
В отличие от традиционных токамаков, где магнитные катушки изготавливаются из обычных проводников и требуют большого количества энергии для охлаждения, сверхпроводящие токамаки используют материалы, которые могут проводить электричество без сопротивления при низких температурах. Это делает их более экономичными и потенциально способными на более длительную и стабильную работу, что является ключевым фактором для создания эффективного источника энергии на основе термоядерного синтеза.
В реакторе используются 26 сверхпроводящих магнитов, изготовленных из высокотемпературного (то есть его температура перехода в сверхпроводящее состояние выше 77 К, или –196°С) сверхпроводящего сплава REBCO, в который входит гадолиний, оксиды бария и меди. По утверждению Energy Singularity, магнитная система, состоящая из тонких лент, сделанных из REBCO, позволяет уменьшить объем установки примерно в 50 раз по сравнению с традиционными токамаками. Также компания заявляет, что соотношение вырабатываемой энергии к затрачиваемой в HH-70 составляет 1,53, что довольно неплохой результат для токамака.
Таким образом, НН-70 — это первый высокотемпературный сверхпроводящий токамак в мире, первый сверхпроводящий токамак, построенный частный компанией, и один из всего четырех рабочих сверхпроводящих токамаков в мире.
Какое будущее у разработки?
Energy Singularity собирается и дальше развивать проект. К 2027 году компания планирует увеличить производительность в шесть раз, достигнув соотношения вырабатываемой энергии к затраченной 10, а к 2030 году показать прототип коммерческой термоядерной электростанции.
Планы выглядят довольно амбициозными, если вспомнить, что исследовательский токамак ITER — международный проект, реализуемый во Франции и призванный только отработать технологии создания и эксплуатации термоядерных реакторов, — строится с 2007года, а первую плазму на нем планируется получить лишь в 2025-м. Energy Singularity построила свой токамак всего за два года и с применением практически только китайский материалов.
