Китай испытал сердце термоядерного реактора весом 582 тонны

Институт физики плазмы Китайской академии наук объявил о завершении испытаний двух сверхпроводящих магнитов — ключевых узлов термоядерного реактора, работа над которым должна привести Китай к промышленной генерации энергии синтеза уже к 2030 году, сообщает globaltimes.cn. Пока Казахстан только формирует консорциум и проектную документацию для своей первой атомной станции на обычных реакторах деления, один из крупнейших энергетических игроков Азии уже готовит следующее поколение технологии.

Суть коротко

• Институт физики плазмы Китайской академии наук завершил полнопараметрические испытания тороидального сверхпроводящего магнита и центрального соленоида для термоядерного реактора BEST.
• Тороидальный магнит — крупнейший из когда-либо построенных:21 метрв длину,12 метров в ширину, весом 582 тонны, в 1,3 раза больше по объёму и втрое мощнее по запасённой энергии, чем аналоги в международном проекте ITER.
• Проект полностью локализован — 100% отечественных технологий и материалов, 47 патентов, 25 отраслевых стандартов; стоимость сверхпроводящей ленты снижена с 400 до 100 юаней за метр.
• По дорожной карте Китая, реактор BEST должен быть завершён к концу 2027 года, а генерация энергии термоядерного синтеза — начаться примерно к 2030 году.

Что именно испытали

Тороидальный сверхпроводящий магнит — D-образная конструкция, которая должна сформировать кольцо из 16 таких катушек, создающее магнитное поле в 6,5 тесла в центре плазмы. По словам научного сотрудника Института физики плазмы У Юя, задача магнита — удерживать плазму температурой в 100 миллионов градусов внутри вакуумной камеры, не позволяя ей коснуться стенок — «невидимая, но чрезвычайно прочная магнитная клетка». В тот же день испытания прошла и вторая ключевая деталь — высокотемпературная сверхпроводящая катушка центрального соленоида, которую исследователь Цинь Цзингана сравнил со свечой зажигания автомобильного двигателя: именно она возбуждает и поддерживает ток плазмы, от чего напрямую зависит, сможет ли реактор зажечься и стабильно работать.

Почему это сложно инженерно

Магниты термоядерного реактора должны надёжно работать на протяжении 60 лет при температуре минус 268,95°C, под воздействием сильного тока, интенсивной радиации и значительных механических нагрузок — это предельные условия для современного материаловедения. При термообработке ниобий-оловянных сверхпроводников отклонение температуры всего на несколько градусов способно обрушить характеристики материала, а поддержание равномерной температуры в печи для катушек размером более10 метров— само по себе передовая инженерная задача. Команда добилась сопротивления внутренних соединений на уровне 0,04 наноома — фактически нулевых потерь при токах в диапазоне 100 килоампер, а образцы проводников выдержали более тысячи электромагнитных и термических циклов при 4,2 Кельвина, всё ещё превосходя проектные показатели.

Путь к термоядерной энергии

Нынешний прорыв опирается на предыдущий рекорд Китая: экспериментальный термоядерный реактор EAST удерживал плазму при 100 миллионах градусов в стационарном режиме высокого удержания в течение 1066 секунд — результат 22 раундов физических экспериментов и 160 тысяч раундов тестирования. Как один из ключевых участников международного проекта ITER, Китай взял на себя разработку более 9% основных компонентов проекта. Согласно трёхэтапной дорожной карте страны, реактор BEST должен быть завершён к концу 2027 года, генерация энергии за счёт синтеза — начаться примерно к 2030 году, а следующим шагом должна стать демонстрационная термоядерная электростанция, которая может стать первой в мире в своём роде.

Почему это важно для Казахстана

Разрыв в горизонте планирования между двумя энергетическими проектами показателен. Казахстанская АЭС «Балхаш» — это классическая реакция деления на реакторах ВВЭР-1200, с заливкой первого бетона в 2029 году и вводом в эксплуатацию к 2035–2036 годам; стране ещё предстоит решить даже вопрос выбора типа градирен для охлаждения будущих энергоблоков. Термоядерная энергетика, к которой готовится Китай, обещает принципиально другую модель — без долгоживущих радиоактивных отходов и, по крайней мере теоретически, с меньшей потребностью в охлаждающей воде, что критично для стран с дефицитом воды вроде Казахстана. Разница на первый взгляд не в пользу Казахстана — но обе технологии решают одну и ту же задачу разными путями и на разных временных горизонтах, а термоядерная энергетика остаётся дорогой и рискованной ставкой, коммерческая отдача от которой пока не гарантирована даже для самого Китая.

Авторский вывод

Успешные испытания магнитов — это, по признанию самих китайских инженеров, около 80% от общей задачи: впереди сборка полноразмерного реактора и длительные испытания в экстремальных условиях. Для Казахстана, который только выходит на стадию строительства своей первой промышленной АЭС, термоядерный синтез остаётся технологией другого десятилетия — но именно такие прорывы определяют, какой будет энергетика в тот момент, когда нынешние казахстанские реакторы деления подойдут к концу своего жизненного цикла.