Компания Mitsubishi Heavy Industries Ltd (MHI) завершила изготовление последней катушки тороидального магнитного поля (TF) в рамках заказа Национального института квантовой и радиологической науки и технологии Японии (QST) для международного термоядерного экспериментального реактора (ITER), который в настоящее время строится в исследовательском центре Кадараш во Франции. Япония отвечает за производство 9 из 19 катушек TF для ITER, при этом компания MHI взялась за изготовление 5 катушек.
Это массивные сверхпроводящие катушки высотой 16,5 м, шириной 9 м и весом 300 т каждая, требующие точности изготовления в пределах погрешности 0,01 %. MHI завершила изготовление первой в мире катушки TF в январе 2020 г. В настоящее время четыре готовых катушки компании MHI уже доставлены из порта Кобе в южную часть Франции, и сейчас выполняется их установка на площадке строительства. Сама установка запланирована к отгрузке в ближайшее время.
Помимо катушек TF, компания MHI также работает над изготовлением других компонентов активной зоны реактора, включая дивертор и экваториальный возбудитель вихревого тока. Дивертор используется для удаления примесей из плазмы активной зоны реактора, а также для замедления образования высокой тепловой нагрузки и концентрации частиц. Экваториальный возбудитель вихревого тока производит высокочастотные электромагнит-ные волны для нагрева плазмы.
18 D-образных сверхпроводящих катушек TF для реактора ITER будут расположены так, чтобы охватить все вакуумное пространство корпуса и создавать мощное магнитное поле (максимум 12 Тл) для удержания высокотемпературной высокоплотной плазмы внутри корпуса. Для проекта ITER требуется в общей сложности 19 катушек TF (включая одну запасную катушку). Девять катушек (включая запасную) производится в Японии и 10 — в Европе. Внутреннее устройство для всех 19 катушек TF будет изготовлено на заводе MHI в г. Футами. Корпорация Mitsubishi Electric занимается изготовлением сверхпроводящих обмоток из соединения ниобия и олова (Nb3Sn) для пяти катушек TF (включая запасную), производимых в Японии. Наружное устройство для катушек производят в Южной Корее с окончательной сборкой на заводе в г. Футами.
Компания QST приступила к исследованиям и разработкам для выработки технологии производства катушек TF в 2005 г., а компания MHI запустила их производство в 2012 г. Работая совместно, QST и MHI разработали высокоточную технологию для создания обмотки ниобий-оловянных проводников, а также прочные конструкционные материалы из специальной нержавеющей стали, способные выдерживать криогенные температуры. Для создания методов изготовления с предотвращением вызванных сваркой деформаций, были выполнены испытания с измерением параметров. Сварные швы проверяли, используя как миниатюрные, так и полномасштабные образцы. Это послужило основой для разработки фундаментальных технологий, соответствующих свойствам материала, включая усовершенствованные процедуры сварки и технологии механической обработки металла.