Китай завершил испытание сверхмощных термоядерных магнитов

Китайский Институт физики плазмы Академии наук в Хэфэе сообщил о завершении испытаний магнитной системы для удержания плазмы проектируемого термоядерного реактора нового поколения CFETR, который планируют ввести в эксплуатацию в районе 2030 года.

Речь идёт о магнитах двух типов: во-первых, магнитах тороидального поля, а во-вторых, центральном соленоиде. Магниты тороидального поля необходимы для создания магнитного поля, удерживающего раскалённую до 100 миллионов градусов плазму внутри реактора. Всего в реакторе CFETR будет шесть таких магнитов с массой в 582 тонны каждый. Центральный электромагнит-соленоид нужен для того, чтобы создавать переменное магнитное поле, порождающее в плазме реактора электрический ток, — по сути здесь работает тот же принцип, что и в беспроводных зарядках для мобильных телефонов.

Оба типа магнитов являются ключевыми и, пожалуй, наиболее сложными с технологической точки зрения компонентами термоядерных реакторов, так что их испытание означает, что Китаю удалось преодолеть основное технологическое препятствие к строительству своего реактора, который претендует на то, чтобы стать первым термоядерным реактором, способным производить и выдавать в сеть энергию термоядерного синтеза: аналогичный международный проект ITER, который планируют запустить в 2035-м году, также должен реализовывать выделение энергии, но её отбор и коммерческое использование не предусмотрено, это планируется реализовать в следующем поколении реакторов с рабочим названием DEMO.

Линейка проектов ITER-DEMO реализуется международным проектом в составе США, ЕС, России, Китая, Индии, Японии, Канады, Южной Кореи, Австралии, Казахстана и других стран.

Управляемый термоядерный синтез является давней мечтой энергетиков всего мира прежде всего из-за практически неисчерпаемых запасов термоядерного топлива: из имеющихся на Земле запасов тяжёлого изотопа водорода дейтерия можно произвести энергию, которой человечеству при нынешних темпах энергопотребления хватит примерно на 25 миллиардов лет.

Правда, сегодня во всех существующих и проектируемых термоядерных реакторах, включая CFETR, ITER и другие проекты, в качестве топлива планируют использовать смесь дейтерия и ещё более тяжёлого изотопа водорода трития, который в природе не существует и который приходится получать искусственно, что делает его и вырабатываемую из него энергию весьма дорогими.

Изучаются возможности производства трития из лития непосредственно в термоядерных реакторах в ходе их работы, и это одно из ключевых направлений, которое планируют изучать в рамках проекта ITER. Другой путь — переход к реакциям, для которых не нужен тритий, вроде реакций на чистом дейтерии или смеси дейтерия и гелия-3, но такие реакции требуют существенно более высоких температур и более мощных магнитных полей для удержания более горячей плазмы.