В Соединенных Штатах Америки завершились изготовление и испытания шестого, заключительного сверхпроводящего магнита для центрального соленоида международного термоядерного экспериментального реактора ITER. Каждый из этих гигантских компонентов весит 110 тонн и предназначен для 18-метровой установки. Ожидается, что сборка самого центрального соленоида, являющегося ключевым элементом для удержания сверхгорячей плазмы, начнется в ближайшее время на юге Франции.
Каждый такой цилиндрический модуль, высотой 4 метра и весом 110 тонн, создается путем намотки около 6 километров ниобий-оловянного сверхпроводящего кабеля. Процесс прецизионного изготовления и последующей проверки каждого компонента занимает более двух лет, требуя высочайшей точности на каждом этапе. Завершающим этапом являются заводские испытания, в ходе которых проверяется работоспособность модуля путем имитации экстремальных условий, с которыми он столкнется во время эксплуатации на установке ITER, включая глубокий вакуум и криогенные температуры.
Американское подразделение проекта ITER, US ITER, совместно с компанией-поставщиком General Atomics официально объявили об успешном окончании всесторонних испытаний шестого модуля. Эти критически важные работы проводились в технологическом центре магнитов General Atomics в городе Поуэй, штат Калифорния.
Шестой серийный модуль, являющийся последним необходимым элементом для полной сборки центрального соленоида, прошел серию сложнейших тестов, подтвердивших его готовность к работе. Среди них были испытания на герметичность гелием, проверка высоковольтной изоляции, охлаждение до сверхнизкой температуры в 4,5 Кельвина (что эквивалентно примерно -268,65 градусам Цельсия) и подача электрического тока силой 48,5 килоампер. Завершился цикл серией тестов, предназначенных для точного измерения фактических рабочих характеристик сверхпроводника в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным.
Четыре модуля центрального соленоида уже доставлены американской стороной и установлены на специальной сборочной платформе на строительной площадке ITER в Кадараше, Франция. Пятый модуль в настоящее время находится в пути, а отправка шестого, только что успешно испытанного, запланирована на ближайшие месяцы, после чего начнется финальная сборка этого гигантского магнита.
Продолжается также работа над изготовлением седьмого модуля, который будет служить в качестве запасного, обеспечивая бесперебойность проекта в случае непредвиденных обстоятельств. Его производство еще не завершено, но находится на финальной стадии.
Кроме того, US ITER поставил сложнейшую опорную конструкцию, своего рода «экзоскелет», который позволит центральному соленоиду выдерживать колоссальные электромагнитные силы, в миллионы раз превышающие силу тяжести Земли, генерируемые во время его работы. Этот «экзоскелет» состоит из более чем 9000 отдельных высокоточных деталей, изготовленных восемью различными американскими компаниями-поставщиками.
Магнитная система ITER, являющаяся сердцем будущего термоядерного реактора, включает в себя катушки тороидального и полоидального магнитного поля, корректирующие катушки и центральный соленоид. Это самая большая и мощная сверхпроводящая система, когда-либо созданная человечеством, предназначенная для удержания плазмы температурой свыше 150 миллионов градусов Цельсия. В полностью собранном виде импульсная магнитная система будет весить почти 3000 тонн.
В амбициозном международном проекте по строительству ITER участвуют тридцать три страны. Европейский Союз покрывает почти половину стоимости его сооружения, в то время как остальные шесть полноправных членов – Китай, Индия, Япония, Южная Корея, Россия и США – вносят равные доли в оставшуюся часть финансирования и поставок оборудования. Строительство уникального научного объекта началось в 2010 году. Первоначально планировалось получить первую плазму в 2018 году, но в 2016 году Совет ITER перенес этот срок на 2025 год. Однако в июне прошлого года был представлен обновленный и более реалистичный план проекта, который нацелен на «научно и технически надежную начальную фазу эксплуатации, включая работу на дейтерий-дейтериевом синтезе в 2035 году с последующим выходом на полную магнитную энергию и работу с плазменным током».
Российская Федерация, помимо поставок уникального сверхпроводника для магнитной системы, изготовила и уже отправила на строительную площадку в Кадараш одну из шести гигантских катушек полоидального магнитного поля – катушку PF1, которая является одним из ключевых элементов магнитной системы реактора.
Анатолий Красильников, директор Проектного центра ITER, являющегося учреждением Госкорпорации «Росатом», подчеркивает, что магнитная система, самая сложная и мощная из когда-либо созданных, является основой, фундаментом всей будущей установки. Он отмечает, что без нее работа ITER принципиально невозможна. По его словам, благодаря совместным усилиям с международными партнерами этот важнейший этап успешно завершен, и это является общей, коллективной заслугой всех стран-участниц. Красильников также добавляет, что Россия и ее предприятия приняли непосредственное и очень значимое участие в этом процессе, произведя 120 тонн ниобий-титанового сверхпроводника, причем в тесном и плодотворном сотрудничестве с европейскими партнерами, а также более 17 километров ниобий-оловянного сверхпроводника для нужд проекта.
