В Китае достигнут прорыв в создании технологии «искусственного солнца» — термоядерного синтеза. В Институте физики плазмы Китайской академии наук (ASIPP) в Хэфэе успешно прошли приемку и испытания на полных параметрах два ключевых компонента будущего реактора: полностью отечественные сверхпроводящие магниты.

Этот шаг признан одним из самых сложных инженерных барьеров на пути к управляемому термоядерному синтезу. Успех подтверждает, что Китай способен самостоятельно создавать оборудование мирового уровня, не завися от иностранных поставок.

Магнит-рекордсмен для удержания плазмы

Главной новинкой стал тороидальный магнит в форме буквы D, который стал крупнейшим сверхпроводящим магнитом для термоядерных установок в истории. Его габариты впечатляют: длина 21 метр, ширина 12 метров, высота 3,3 метра, а масса достигает 582 тонн.

По своим характеристикам этот компонент значительно превосходит аналоги, используемые в международном проекте ИТЭР (ITER). Объем нового китайского магнита в 1,3 раза больше, а запасенная энергия — втрое выше. В будущем 16 таких катушек будут собраны в кольцо. Каждая из них будет нести ток около 100 килоампер, создавая в центре плазмы магнитное поле силой 6,5 тесла.

Функция магнита — удерживать раскаленную плазму. Как пояснил научный сотрудник ASIPP У Юй, мощное поле работает как невидимая, но предельно прочная клетка. Оно подвешивает шар с температурой 100 миллионов градусов в вакуумной камере, не позволяя ему коснуться стенок и разрушить реактор.

«Свеча зажигания» и технологическая независимость

Помимо гигантского тороидального магнита, испытания прошел второй ключевой элемент — высокотемпературный сверхпроводящий центральный соленоид. Инженер Цинь Цзингган сравнил его со свечой зажигания в автомобильном двигателе. Именно этот элемент наводит и управляет током плазмы, от чего напрямую зависит, сможет ли реактор «зажечься» и работать стабильно.

По запасенной энергии, скорости нарастания поля и качеству соединений соленоид вышел на ведущий мировой уровень. Директор ASIPP Сун Юньтао подчеркнул, что главная ценность этого успеха — полная технологическая самостоятельность.

Китайские специалисты локализовали всю цепочку производства: от создания сверхпроводящих лент и криогенной нержавеющей стали до изоляции, намотки и защиты от срыва сверхпроводимости. За шесть лет работы команда получила 47 патентов и разработала 25 отраслевых стандартов.

Инженерная точность и экономический эффект

За массивными конструкциями стоит работа с экстремальной точностью. Магниты должны надежно функционировать 60 лет при температуре −268,95 °C, выдерживая высокий ток, интенсивное излучение и колоссальные механические нагрузки.

Одной из сложнейших задач стала термообработка ниобий-оловянных сверхпроводников. Отклонение температуры всего на несколько градусов в печи с катушками длиной более 10 метров могло бы полностью разрушить характеристики материала. Инженерам удалось довести сопротивление внутренних соединений до 0,04 наноома, что при токах в 100 килоампер означает практически нулевые потери энергии.

Важным достижением стало и снижение стоимости. Команда соленоида за шесть лет освоила более десяти ключевых технологий и снизила цену высокотемпературной сверхпроводящей ленты с 400 юаней (56 долларов) за метр до 100 юаней. Это устраняет одно из главных препятствий для экономической состоятельности будущих термоядерных станций.

Дорожная карта к 2030 году

Успешные испытания магнитов открывают путь к реализации амбициозной дорожной карты Китая:

  • К концу 2027 года планируется достроить токамак BEST.
  • Примерно к 2030 году нацелены на начало выработки термоядерной энергии.
  • Следующим этапом станет создание демонстрационного реактора CFEDR, который должен стать первой в мире термоядерной демонстрационной электростанцией.

Несмотря на успех, эксперты сохраняют осторожный оптимизм. Цинь Цзингган предупредил, что испытания магнитов — это лишь около 80% задачи. Впереди предстоит полная сборка машины и длительная проверка всей системы в экстремальных условиях.