В Комплексном исследовательском центре термоядерных технологий (CRAFT) в городе Хэфэй, Китай, состоялась торжественная церемония поставки корпуса катушки магнита тороидального поля. Этот колоссальный компонент размером 21 на 12 метров и весом 400 тонн является крупнейшим в мире, устанавливая новый стандарт в строительстве установок для управляемого термоядерного синтеза.
Изготовленный компанией Shanghai Electric, корпус катушки является основным несущим элементом магнитной системы будущего реактора. Его задача – защищать обмотки катушек тороидального поля, а также поддерживать и закреплять другие сверхпроводящие магниты. Созданный из сверхнизкотемпературной аустенитной стали, китайский компонент более чем в 1,2 раза превышает по размеру и почти вдвое тяжелее аналогичных деталей, создаваемых для международного проекта ИТЭР во Франции.
По данным Институтов физических наук Китайской академии наук, проектная команда потратила пять лет на преодоление многочисленных технических трудностей. Одной из главных задач стала сварка металла максимальной толщиной 360 мм. Для этого инженеры разработали комбинированную технологию высокопроизводительной лазерной сварки и сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа в сверхглубокую узкую щель. Контроль качества и формы сварных швов обеспечивался с помощью технологии фазированных решеток для неразрушающего контроля. Также были освоены методы прецизионной формовки 30-метровых пространственных изгибов и фиксации охлаждающих трубок, что позволило добиться высокой точности монтажа.
«Успешная поставка корпуса катушки не только накапливает соответствующий технический опыт для производства высокотехнологичного оборудования для термоядерных установок Китая, но и формирует комплексную, сквозную промышленную цепочку поставок, знаменуя собой важный шаг на пути к коммерциализации термоядерной энергии», – отметили представители академии. Развитые технологии могут найти применение в аэрокосмической отрасли, энергетическом машиностроении, судостроении и морской инженерии.
Компания Shanghai Electric, имеющая двадцатилетний опыт в «технологии будущей энергетики», подчеркивает, что «индустриализация является ключом к технологическим прорывам и коммерческому применению» термоядерного синтеза. Этот успех демонстрирует выдающиеся инновационные и производственные возможности компании в реализации крупных проектов. Ранее, в сотрудничестве с Институтом физики плазмы, Shanghai Electric завершила проектирование и поставку криостата для испытаний магнитов для Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР). Этот компонент, самый большой из когда-либо транспортировавшихся, прибыл на строительную площадку в Кадараше на юге Франции.
Криостат для ИТЭР, который в организации проекта образно назвали «гигантской консервной банкой для сардин», имеет размеры 22 на 11 метров и весит 330 тонн. В него будут помещены некоторые D-образные катушки тороидального поля и самая маленькая из кольцевых катушек полоидального поля. Этот факт подчеркивает растущую роль Китая как ключевого поставщика высокотехнологичного оборудования для глобальных научных проектов.
Согласно недавнему отчету МАГАТЭ «Перспективы мировой термоядерной энергетики 2025», Институт физики плазмы Китайской академии наук создает комплекс взаимодополняющих объектов, которые решают физические, инженерные и топливные вопросы, лежащие в основе будущих термоядерных электростанций. Центр CRAFT, находящийся на завершающей стадии строительства, объединит на одной площадке около 20 специализированных испытательных стендов для сверхпроводящих магнитов, систем нагрева, бланкетов и тритиевых технологий.
Рядом с CRAFT строится токамак BEST, который предназначен для отработки режимов стационарного удержания дейтерий-тритиевой плазмы, а также для проверки схем наработки, извлечения и рециркуляции трития. Гражданское строительство началось в 2023 году, а получение первой дейтериевой плазмы запланировано на 2027 год. Это свидетельствует о комплексном и ускоренном подходе Китая к освоению энергии синтеза.
Для сравнения, ИТЭР – это крупный международный проект, доказывающий возможность использования термоядерного синтеза в качестве крупномасштабного и безуглеродного источника энергии. В нем участвуют 35 стран. Цель ИТЭР – получить 500 МВт термоядерной мощности при мощности нагрева плазмы 50 МВт. Строительство началось в 2010 году, но сроки были скорректированы. Согласно обновленному плану, проведение операций по дейтерий-дейтериевому синтезу ожидается в 2035 году, после чего последует работа на полной магнитной энергии и токе плазмы.
