На площадке Международного термоядерного экспериментального реактора ITER в Кадараше (Франция) успешно завершены испытания одной из крупнейших сверхпроводящих магнитных катушек проекта — 330-тонной катушки тороидального поля № 17. Изделие охладили до 4 К (−269 °C), перевели в сверхпроводящее состояние и прогнали через обмотку ток силой 34 000 ампер. По данным консорциума ITER, это ключевой этап, позволяющий проверить поведение магнитного материала, деформации конструкции и работу контактных соединений в условиях, максимально приближённых к боевым, — но ещё до того, как катушка будет закреплена в рабочей шахте реактора, где любые доработки станут невозможны.
Почему нельзя дождаться сборки реактора
Ток в 34 кА составляет ровно половину номинального рабочего тока катушек тороидального поля; полный рабочий режим предполагает 68 кА. При этом температура обмотки удерживается на уровне −269 °C. По признанию самих инженеров ITER, подобные изделия в заявленных условиях никто и никогда не испытывал. Как поведёт себя сверхпроводящий материал при сочетании экстремального холода и гигантского электромагнитного поля, какие механические деформации возникнут в D-образной конструкции, как проявят себя контакты в местах соединений и что произойдёт при частичном локальном нагреве — все эти вопросы до недавнего времени были известны лишь из расчётных моделей. После монтажа реактора в шахте отвечать на них уже не придётся: установка либо заработает, либо проект придётся признать провальным, а колоссальные вложения — потерянными. Именно поэтому криогенный стенд Magnet Cold Test Facility (MCTF) стал критически важным элементом программы: он позволяет раздельно проверять каждый магнит и сопутствующие системы до их установки в корпус реактора.
Хронология: от катушки № 7 до извлечения № 17
Испытания катушки № 17 начались в августе 2026 года. Перед подачей тока конструкцию охладили до рабочей температуры, обеспечив переход в сверхпроводящее состояние. Это не первая кампания на MCTF: ещё в мае 2026 года на том же стенде проверяли катушку тороидального поля № 7, которую удалось охладить до 4 К и запитать током 10 кА. В ходе той кампании инженеры измеряли электрическое сопротивление соединений обмотки и тестировали систему обнаружения срыва сверхпроводимости. Стенд MCTF позволяет испытывать не только сами магниты, но и криогенное оборудование, вакуумные системы, источники питания, шины подвода тока и управляющую электронику — фактически всю «обвязку», которая в условиях собранного реактора становится недоступной для диагностики. 30 октября 2026 года катушку № 17 извлекли из испытательной установки и отправили на склад, где она будет дожидаться своей очереди на монтаж в реактор.
Что дальше: катушка № 19 и испытания на пределе
Следующим объектом на MCTF станет резервная тороидальная катушка № 19. Её охлаждение до 4 К запланировано на апрель 2027 года, после чего предполагается проверка при токе 34 кА. Затем катушку испытают на полной нагрузке — током 64 кА, что позволит проверить целостность высоковольтной изоляции на всех контактах. На рабочих режимах возрастёт риск деформации под воздействием сильнейших магнитных полей, поэтому перед испытаниями на пределе катушку дополнительно усилят армирующим каркасом. Отдельно предусмотрены температурные испытания: участки обмотки будут намеренно нагревать, чтобы проверить запас устойчивости сверхпроводимости и работоспособность защитных систем. Поскольку катушка № 19 является резервной, в отношении неё допускаются проверки с превышением нормативных параметров — возможность, недоступная для «боевых» изделий.
Контекст: 18 тороидальных катушек и многонациональная сборка
В конструкции реактора ITER предусмотрено 18 D-образных тороидальных катушек, шесть полоидальных катушек и центральный соленоид. Центральный соленоид, магнитное поле которого теоретически способно удержать авианосец, изготовлен в США; одну из крупнейших катушек полоидального поля произвели в России. Таким образом, каждый из компонентов, проходящий испытания на MCTF, является результатом многонационального сотрудничества, а его успешная проверка снижает системный риск для всего проекта.
Сдвинутые сроки и путь к Q=10
Реализация проекта ITER существенно отстаёт от первоначального графика. В 2024 году начало научной эксплуатации реактора было перенесено на 2034 год. Первоначальный план предусматривал получение первой плазмы ещё в 2025 году, однако пандемия COVID-19, задержки поставок компонентов и необходимость исправления дефектов ключевых элементов — вакуумной камеры и теплового экрана — существенно сдвинули сроки. Первые эксперименты будут проводиться на водородной и дейтериевой плазме, что является более сложным сценарием, чем предполагалось при принятии первой программы проекта. К 2036 году планируется выйти на полную мощность и проектный ток плазмы 15 МА, а в 2039 году начать эксперименты с дейтерий-тритиевой смесью. Именно на этом этапе предполагается продемонстрировать получение 500 МВт термоядерной мощности при затратах 50 МВт на нагрев плазмы, то есть коэффициент выхода энергии Q=10. Начало дейтерий-тритиевой программы отодвинулось на четыре года относительно графика 2016 года. Тем не менее успешное прохождение катушкой № 17 испытаний на MCTF — это конкретный, измеримый шаг, который подтверждает: магнитная система ITER ведёт себя в соответствии с расчётными моделями, и проект, несмотря на сдвиги в календаре, продолжает двигаться к своей физической цели.
