Базирующаяся в Великобритании компания Tokamak Energy создала первый набор высокотемпературных сверхпроводящих магнитов (HTS) нового поколения, которые будут собираться и тестироваться в сценариях, связанных с термоядерными энергетическими установками. Крис Келсолл, генеральный директор Tokamak Energy, заявил: «Мы гордимся тем, что поставляем эту первую в мире, законченную систему магнитных катушек HTS, которая теперь будет собрана в полную конфигурацию токамака для тестирования».
Д-р Род Бейтман, менеджер по разработке магнитов HTS в Tokamak Energy, добавил: «Наши магниты позволяют запустить строительство и эксплуатацию сферических токамаков, и, таким образом, они меняют правила игры, чтобы ускорить выдачу чистой, безграничной энергии термоядерного синтеза в сеть».
Tokamak Energy вышла на мировой уровень в 2022 г., достигнув температуры плазмы в 100 млн °C в ее сферическом токамаке ST40. Это порог, необходимый для коммерческого производства энергии термоядерного синтеза, и самая высокая температура, когда-либо достигнутая в сферическом токамаке, финансируемом из частных источников.
Полная сборка новой установки Demo4 компании Tokamak Energy в штаб-квартире в Милтон Парке, недалеко от Оксфорда, должна быть завершена в этом году. Demo4 будет состоять из 44 отдельных магнитных катушек, изготовленных с использованием 38 км инновационной HTS-ленты. Она может проводить токи с нулевым электрическим сопротивлением и требует в пять раз меньшей мощности охлаждения, чем традиционные сверхпроводящие материалы.
Demo4 будет состоять из 14 участков тороидального поля (TF) и пары блоков катушек полоидального поля для образования конструкции в форме клетки. Установку нужно будет тестировать при экстремально низкой температуре минус 253 °C – это на 20 градусов выше абсолютного нуля.
Сильные магнитные поля генерируются прохождением высоких электрических токов через серию электромагнитных катушек, которые будут окружать плазму на будущих АЭС. Магниты созданы из HTS-лент при помощи точной намотки и представляют собой многослойные проводники, выполненные в основном из прочных и проводящих металлов с играющим важную роль внутренним покрытием из сверхпроводящего материала на основе «оксидов редкоземельных элементов, бария и меди» (REBCO).
Ленты обычно составляют 12 мм в ширину и менее 0,1 мм в толщину и содержат только тонкое покрытие REBCO, толщиной в человеческий волос.
Demo4 будет иметь напряженность магнитного поля более 18 Т, что почти в миллион раз сильнее магнитного поля Земли. Тестирование продлится до 2024 г., предоставляя данные о проектах и сценариях эксплуатации усовершенствованного прототипа ST80-HTS и следую-щей модели термоядерной энергетической установки ST-E1.
«Demo4 позволит нам создать устойчивые магнитные силы и протестировать их в сценариях, касающихся термоядерных энергетических установок, – сказал доктор Бейтман. – Важно, что это существенно повысит уровень технологической готовности магнитов HTS, так как они являются основной целью нашей миссии по демонстрации термоядерного синтеза, который будет готов выдавать энергию в сеть в начале 2030-х гг.».