Испытания также выявили коммерческий потенциал технологии ВТСП для секторов за пределами термоядерной энергетики.
Базирующаяся в Великобритании компания Tokamak Energy добилась значительного прорыва в развитии чистой энергетики, успешно воспроизведя поля термоядерной электростанции в своей магнитной системе Demo4.
Это первый в мире случай создания таких полей в конфигурации полноценного высокотемпературного сверхпроводящего (ВТСП) магнита.
В ходе недавних испытаний, проведенных в штаб-квартире компании недалеко от Оксфорда, система Demo4 достигла напряженности магнитного поля 11,8 Тесла при температуре -243 градуса по Цельсию (-405,4 градуса по Фаренгейту).
Система, включающая в себя полный набор ВТСП-магнитов, построенных в конфигурации токамака, успешно управляла семью миллионами ампер-витков электрического тока через свою центральную колонну.
Уоррик Мэтьюз, генеральный директор Tokamak Energy, назвал результаты «крупной победой» для сектора.
«Demo4 представляет собой более чем десятилетнюю историю инноваций в области высокотемпературного термоядерного синтеза в Tokamak Energy. Этот проект, ставший результатом нашей миссии в области термоядерного синтеза, подтверждает одно из технических решений для обеспечения чистой, безграничной, безопасной и надёжной термоядерной энергии в сети», — сказал Мэтьюз.
Проверка производительности на уровне системы
Для создания термоядерной энергии требуются чрезвычайно сильные магнитные поля для удержания и управления водородным топливом, которое нагревается до состояния плазмы, в несколько раз горячее ядра Солнца. Хотя отдельные высокотемпературные магниты с сильным полем уже демонстрировались ранее, Demo4 решает следующую важнейшую инженерную задачу: проверку работоспособности полной магнитной системы.
В функционирующей термоядерной электростанции сверхпроводящие ленты должны работать в сложной магнитной среде, создаваемой соседними катушками. Эти условия существенно влияют на структурные характеристики и критический ток.
Demo4 позволяет инженерам генерировать и изучать силы, имеющие отношение к термоядерному синтезу, в системном наборе катушек, который включает 14 тороидальных магнитов и два полоидальных магнита.
Грэм Данбар, главный инженер Demo4, отметил, что платформа предоставляет уникальные инженерные данные для проектирования будущих электростанций.
«Речь идет не только о достижении цифр; речь идет о приобретении уверенности и накоплении опыта, чтобы масштабировать нашу технологию для будущих систем термоядерного синтеза для производства энергии», — заявил Данбар.
Коммерческие приложения за пределами термоядерного синтеза
Испытания также выявили коммерческий потенциал технологии ВТСП для секторов за пределами термоядерной энергетики.
Материалы ВТСП способны обеспечить плотность тока, примерно в 200 раз превышающую плотность меди, что делает их пригодными для распределения электроэнергии в центрах обработки данных, электродвигателях для полетов с нулевым уровнем выбросов и транспортных системах на магнитной подушке.
По данным компании, эти магниты можно сделать меньше и легче традиционных низкотемпературных сверхпроводников, а также затратить на охлаждение гораздо меньше средств.
В компании Tokamak Energy сообщили, что продолжаются дальнейшие испытания по достижению более сильных магнитных полей, а следующие результаты ожидаются в начале 2026 года.
Высокоскоростная плазменная съемка
В рамках смежной разработки компания ранее опубликовала первые высокоскоростные цветные изображения плазмы, полученные внутри термоядерной энергетической установки, что позволяет по-новому визуально взглянуть на поведение топлива.
Это исследование поддерживает развитие режимов X-точечного радиатора (XPR) – перспективного режима работы будущих термоядерных электростанций. Режимы XPR предназначены для охлаждения кромки плазмы до её контакта с компонентами реактора, что снижает износ оборудования без ущерба для производительности.
Возможность визуализировать взаимодействие лития с плазмой в режиме реального времени является важным шагом на пути к проверке этой перспективной технологии.
Sourse: interestingengineering.com
