Компания Tokamak Energy из Великобритании должна отправить свою систему криостата гамма-излучения в лабораторию Sandia Министерства энергетики США в Альбукерке, штат Нью-Мексико, чтобы поместить ее в экстремальные условия для проверки характеристик долговечности термоядерной установки.
Базирующаяся в Оксфордшире компания заявила, что создание установки термоядерного синтеза требует получения сильных магнитных полей для удержания и контроля водородного топлива, превращающегося в плазму внутри токамака, температура которой в несколько раз горячее Солнца. Несмотря на то, что большая часть излучения от высокоэнергетических плазменных нейтронов будет поглощаться экранированием токамака, магниты должны быть способны выдерживать вторичные гамма-лучи для поддержания эффективной работы электроустановки.
Tokamak Energy построила и ввела в эксплуатацию свою специально разработанную систему криостата гамма-излучения – вакуумное устройство для обеспечения теплоизоляции магнитов – в рамках своей миссии по поставке энергии термоядерного синтеза в 2030-х гг.
Компания сообщила, что подлежащая испытанию система будет разобрана, перевезена и собрана на площадке установки гамма-облучения (GIF), расположенной в комплексе национальных лабораторий Sandia, который является одним из немногих мест в мире, способных принять такую систему и подвергнуть высокотемпературные сверхпроводящие магниты (HTS) установки Tokamak Energy воздействию репрезентативных доз гамма-излучения энергоустановки, достаточных по интенсивности и мощности.
Исследования и анализ комплектов отдельных магнитов будут проводиться в течение шести месяцев на предприятии в Нью-Мексико, которое имеет достаточную мощность для проведения испытания, соответствующего 60-летнему сроку службы установки, всего за две недели.
«Наша новаторская магнитная технология должна выдерживать экстремальные условия, чтобы обеспечивать работу термоядерных электроустановок в будущем, – сказал Род Бейтман, менеджер по разработке магнитов HTS в Tokamak Energy. – Специализированная лаборатория Sandia идеально подходит для испытания долговечности и производитель-ности магнитов под воздействием гамма-излучения. Важно попробовать выйти за границы дозволенного сейчас, когда мы планируем расширить наши операции до масштабов коммерческого производства энергии термоядерного синтеза».
Дон Хэнсон, руководитель центра GIF в национальной лаборатории Sandia, добавил: «GIF – это уникальный объект, который может создавать высокие дозы гамма-излучения для крупных испытываемых объектов. Мы надеемся на сотрудничество с Tokamak Energy с целью продвижения технологий термоядерного синтеза».
В феврале Tokamak Energy объявила, что построила первый в мире комплект магнитов HTS нового поколения, которые будут собираться и испытываться в условиях развития сценариев, приближенных к тем, которые имеют место на термоядерных установках. Новая установка Demo4 состоит из 44 отдельных магнитных катушек, изготовленных с использованием 38 км заземляющей ленты HTS, которая проводит токи с нулевым электрическим сопротивлением и требует в пять раз меньшей мощности охлаждения, чем традиционные сверхпроводящие материалы.
Ленты HTS представляют собой многослойные проводники, изготовленные в основном из прочных проводящих металлов, но с важным внутренним покрытием из сверхпроводящего материала – «редкоземельного оксида меди бария» (REBCO). Как правило, это ленты шириной 12 мм и толщиной менее 0,1 мм с нанесенным тонким слоем REBCO. При намотке в катушки ленты HTS могут генерировать гораздо более высокие магнитные поля, чем традиционные сверхпроводящие магниты, занимая при этом гораздо меньше места и требуя гораздо меньшей мощности охлаждения.
Дорожная карта компании Tokamak Energy планирует внедрить коммерческие термоядерные установки к середине 2030-х гг. Для достижения этой цели планируется завершить установку ST80-HTS в 2026 г., «чтобы продемонстрировать весь потенциал высокотемпературных сверхпроводящих магнитов» и предоставить данные о конструкции опытно-промышленной термоядерной установки ST-E1, которая должна продемонстрировать способность начать поставки, производя до 200 МВт чистой электроэнергии, в начале 2030-х гг.
В январе компания Tokamak заявила, что подписала соглашение с японской компанией Furukawa Electric о поставке «нескольких сотен километров» ленты HTS для своего прототипа термоядерной установки ST80-HTS. Лента HTS была разработана и поставляется компанией Furukawa, производство которой осуществляется на площадке группы SuperPower Inc в Нью-Йорке, США.