Опрос
|
реклама
Быстрый переход
34 000 ампер и −269 °C: ITER испытал гигантский магнит для термоядерного реактора
04.11.2026 [15:14],
Геннадий Детинич
На проекте Международного термоядерного экспериментального реактора ITER успешно завершены испытания одной из крупнейших сверхпроводящих магнитных катушек — 330-тонной катушки тороидального поля № 17. Её охладили до 4 К (−269 °C) и проверили током силой 34 кА. Это важный этап перед испытаниями магнитов на пределе их возможностей до монтажа реактора, когда уже ничего изменить будет нельзя. 
Источник изображения: ITER Ток силой 34 000 ампер — это половина номинального рабочего тока катушек тороидального поля. Полный рабочий ток составит 68 кА. При этом катушки будут охлаждены до температуры −269 °C. Никто и никогда не испытывал подобные изделия в заявленных условиях. Как будет вести себя магнитный материал, какие возникнут деформации, как поведут себя контакты в местах соединений, что произойдёт в случае частичного нагрева катушек? Эти и многие другие вопросы изучены только на моделях. После сборки термоядерного реактора в рабочей шахте отвечать на них уже не придётся — реактор либо будет работать как надо, либо проект придётся закрыть, признав колоссальные средства выброшенными на ветер. Испытания на криогенном стенде Magnet Cold Test Facility позволяют хотя бы отчасти снять проблемные вопросы. Стенд даёт возможность раздельной проверки магнитов и сопутствующих систем до их установки в реактор. По данным ITER, испытания катушки тороидального поля № 17 позволили на практике оценить деформацию конструкции под воздействием электромагнитных сил и сопоставить фактическое поведение катушки с расчётными моделями. Испытания катушки начались ещё в августе 2026 года. Перед подачей тока её охладили до рабочей температуры — сверхпроводящего состояния. В ходе предыдущей кампании, начавшейся в мае, на том же стенде проверяли катушку № 7: её удалось охладить до 4 К и запитать током 10 кА. Тогда инженеры измеряли электрическое сопротивление соединений обмотки и проверяли систему обнаружения срыва сверхпроводимости. Стенд позволяет испытывать не только сами магниты, но и криогенное оборудование, вакуумные системы, источники питания, шины подвода тока и управляющую электронику. После завершения испытаний катушку № 17 30 октября 2026 года извлекли из испытательной установки и отправили на склад, дожидаться своей очереди установки на реактор. Всего в конструкции реактора ITER предусмотрено 18 D-образных тороидальных катушек, шесть полоидальных катушек и центральный соленоид. Центральный соленоид, который силой своего поля способен удержать авианосец, изготовлен в США, а одну из самых больших катушек полоидального поля изготовили в России. Следующим объектом испытаний станет резервная тороидальная катушка № 19. Её охлаждение до 4 К запланировано на апрель 2027 года, после чего предполагается проверка при токе 34 кА. Затем эту катушку испытают на полной нагрузке током 64 кА, что даст возможность проверить целостность высоковольтной изоляции на всех контактах. Кроме того, на рабочих режимах возрастёт риск деформации катушки под воздействием сильнейших магнитных полей, поэтому её дополнительно усилят армирующим каркасом. Отдельно предусмотрены и температурные испытания: участки катушки будут намеренно нагревать, чтобы проверить запас устойчивости сверхпроводимости и работу защитных систем. Раз эта катушка запасная, то в отношении неё допускаются проверки с превышением нормативов. Следует напомнить, что реализация проекта ITER сильно отстаёт от 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 и необходимость исправления дефектов ключевых компонентов, включая вакуумную камеру и тепловой экран, существенно сдвинули сроки. Первые эксперименты будут проводиться на водородной и дейтериевой плазме — это более сложный сценарий, чем предполагалось много лет назад, когда принималась первая программа по проекту. 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 (коэффициент выхода энергии Q=10). Таким образом, начало дейтерий-тритиевой программы отодвинулось на четыре года относительно графика 2016 года. Последняя часть 8500-тонного пазла: термоядерный реактор ITER получил девятый сектор плазменной камеры
06.10.2026 [18:29],
Сергей Сурабекянц
Один из самых амбициозных научных проектов человечества — Международный термоядерный экспериментальный реактор (ITER) — достиг важного рубежа в ходе своей многолетней реализации: на площадку строительства доставлен последний сектор вакуумной (плазменной) камеры. Эта камера станет местом протекания термоядерных реакций и одновременно будет служить первым барьером безопасности реактора. После сборки её диаметр составит более 19 метров при весе в 8500 тонн. 
Источник изображения: Fusion 4 Energy / ITER ITER — это крупнейший в мире экспериментальный проект, целью которого является поддержание термоядерных реакций внутри реактора типа «токамак» (с камерой в форме тора). В проекте задействованы тысячи учёных и инженеров из 35 стран, однако в первую очередь он опирается на устойчивое партнёрство семи ключевых участников: Китая, Европы, Индии, Японии, Кореи, России и США. Строительство ведётся в коммуне Сен-Поль-ле-Дюранс на юге Франции. Несмотря на все трудности и очередной перенос сроков по запуску реактора с 2035 года на 2039 год, в 2024 году строительные работы по проекту были полностью завершены. Вакуумная камера изготовлена из нержавеющей стали, состоит из девяти секторов высотой 14 метров и является ключевым элементом термоядерного реактора. Она обеспечивает чистую среду для протекания термоядерных реакций и служит каркасом для размещения сверхпроводящих магнитов, управляющих движением плазмы. Каждый сектор весит около 440 тонн и состоит из четырёх сегментов, для сборки которых требуется выполнить более 1600 метров сварных швов. В собранном виде вакуумная камера будет иметь диаметр 19,4 при весе 8500 тонн, а её внутренний объём составит 1400 м3. 
Источник изображения: ITER Четыре сектора вакуумной камеры были изготовлены в Южной Корее. Европейскому консорциуму AMW было поручено производство пяти секторов, последний из них был доставлен на строительную площадку на прошлой неделе. В AMW входят компании Ansaldo Nucleare, Westinghouse Electric Company и Walter Tosto, а также 15 других предприятий, задействованных в производственной цепочке. На изготовление пяти секторов потребовалось более двух миллионов человеко-часов и 750 км сварных швов. «Сектор вакуумной камеры № 2 — это последний из ключевых компонентов токамака; теперь все катушки тороидального и полоидального полей, корректирующие катушки, магниты центрального соленоида, секторы вакуумной камеры и комплекты теплозащитных экранов находятся на площадке», — заявил генеральный директор ITER Пьетро Барабаски (Pietro Barabaschi). По его мнению, «уникальность ITER заключается не только в его технической сложности, но и в формате международного сотрудничества, который позволил проекту выжить в условиях меняющегося политического ландшафта». Огромный промышленный робот по прозвищу «Годзилла» ускорит сборку термоядерного реактора ИТЭР
12.02.2026 [16:59],
Геннадий Детинич
Один из самых амбициозных научных проектов человечества — Международный термоядерный экспериментальный реактор (ITER) — получил пополнение в виде крупнейшего в своём классе промышленного робота по прозвищу «Годзилла» (Godzilla). Установка поможет отработать техпроцессы и инструменты, которые будут применены для сборки термоядерного реактора другими роботами. Это важный шаг на пути реализации проекта, без которого его завершение будет невозможно. 
Источник изображения: ITER Роботизированный манипулятор «Годзилла» имеет высоту 4 м и способен вытягивать «руку» на длину до 5 м. Он может поднимать до 2,5 т груза. Однако робот не предназначен для непосредственной работы внутри вакуумной камеры токамака, некоторые компоненты которой весят свыше 4 тонн. Он будет служить тестовой платформой для отработки технологий дистанционной сборки реактора. Основная задача «Годзиллы» — тестирование и проверка интеграции инструментов, которые будут использоваться специализированными роботами при монтаже около 20 000 компонентов внутри вакуумного сосуда. Робот позволит оценить механизм крепления для быстрой замены более чем 30 специализированных инструментов для захвата, закручивания болтов, сварки, резки и инспекции. Кроме того, на роботе будут отработаны системы машинного зрения для точного позиционирования, а также датчики силы и крутящего момента, обеспечивающие автоматике «осязание» и предотвращающие повреждение деталей в тесном пространстве. Начиная с марта 2026 года тестирование приёмов и инструментов по сборке реактора будет вестись на макетах, имитирующих реальную среду внутри токамака. Ключевой фишкой, отрабатываемой с помощью робота, считается концепция ускоренного монтажа Rolling Waves (по-русски — «бегущие волны») — это параллельная, а не последовательная сборка узлов внутри реактора, которая обещает ускорить монтаж. Специализированные команды и роботы будут двигаться по слоям: пока одна группа устанавливает компоненты одного уровня, другая уже работает над следующим. Такой подход существенно сократит сроки сборки и минимизирует риски. Доказавшие свою успешность на примере «Годзиллы» монтажные технологии будут внедрены в более крупные системы сборки и дистанционного обслуживания реактора: в сборщик внутренней оболочки Blanket Assembly Transporter массой около 39 тонн для монтажа 440 модулей покрытия, а также в башенный кран для работы внутри камеры (In-Vessel Tower Crane) для манипуляций с дивертором. Эти системы будут вводиться по мере необходимости и не останутся внутри во время плазменных экспериментов, но без них монтаж внутренних компонентов реактора невозможен. Каждый их элемент и монтажная операция будут отработаны на «Годзилле» — за исключением подъёма сверхтяжёлых грузов. Тот же Blanket Assembly Transporter будет поднимать плиты оболочки массой свыше 4,4 т, что не под силу «Годзилле». В общем, «Годзилла» сыграет вспомогательную, но критически важную роль в подготовке к сборке самого сложного элемента ITER — вакуумной камеры. Успешная проверка инструментов и процессов позволит перейти к этапу полноценной сборки, приближая проект к цели — начать операции с дейтерий-тритиевой плазмой к 2039 году. General Atomics завершила создание 1000-тонного магнита для термоядерного реактора ИТЭР
30.08.2025 [16:01],
Геннадий Детинич
Компания General Atomics завершила создание центрального соленоида — самого большого и мощного импульсного сверхпроводящего магнита в мире, предназначенного для международного термоядерного реактора ИТЭР во Франции. Работы заняли 15 лет и формально завершились 28 августа 2025 года. 
Источник изображения: General Atomics Центральный соленоид высотой около 18 метров и весом более 1000 тонн состоит из шести модулей, каждый из которых весит 122 т. На изготовление одного модуля уходило целых два года. В General Atomics рассчитывают, что созданные в компании технологии и техпроцессы, а также отлаженная цепочка поставок помогут в будущем организовать массовое производство этих элементов для коммерческих термоядерных электростанций. Вскоре эта последняя секция магнита будет отправлена во Францию, где со временем будет собрана в конструкцию высотой более 18 м и шириной 4,25 м. Центральный соленоид является сердцем реакторов типа токамак, которые стали основой реактора ИТЭР. Он отвечает за те высочайшие токи и их стабильность, которые разогревают плазму в рабочей камере реактора. Также центральный соленоид своим магнитным полем отчасти формирует и удерживает плазменный жгут в рабочей камере, в чём также принимают участие две другие системы сверхпроводящих магнитов — полоидального и тороидального магнитных полей. Как планируется, термоядерный реактор ИТЭР при полной загрузке будет вырабатывать 500 МВт энергии термоядерного синтеза, потребляя при этом лишь 50 МВт входной тепловой энергии. Произойдёт это примерно через 15 лет. В прошлом году сроки ввода реактора в начальную эксплуатацию снова были передвинуты, теперь — на 2039 год. Для термоядерного реактора ITER изготовлена крупнейшая и мощнейшая магнитная система в мире — она могла бы поднять авианосец
30.04.2025 [22:29],
Геннадий Детинич
Для международного проекта термоядерного реактора ITER на юге Франции апрель 2025 года выдался термоядерным — в хорошем смысле этого слова. На площадке произошло сразу несколько важных событий, о чём спешит сообщить руководство проекта. 
Источник изображения: ITER Наиболее значимым достижением стало завершение создания всех элементов импульсной сверхпроводящей магнитной системы реактора — как полоидальных магнитов, удерживающих плазму в рабочей камере в форме тора, так и центрального соленоида, индуцирующего ток в плазме для её разогрева. В апреле был изготовлен последний, шестой, элемент соленоида — это произошло в США на предприятии компании General Atomics. Его ещё предстоит доставить во Францию, а затем собрать все компоненты вместе, однако это произойдёт позже — уже после монтажа рабочей камеры токамака. Полностью собранная система импульсных магнитов будет весить почти 3000 тонн. Сила их электромагнитного поля будет такова, что сможет поднять целый авианосец. Шесть кольцевых магнитов полоидального поля, предназначенных для удержания плазмы вдали от стенок рабочей камеры, были изготовлены Россией, ЕС и Китаем. Значительную часть сверхпроводников для этих магнитов произвели в России — это около 120 тонн ниобий-титановых (NbTi) сверхпроводников для полоидальных магнитов (40 % от необходимого объёма) и около 20 % ниобий-оловянных (Nb₃Sn) сверхпроводников для тороидальных магнитов. Также в России были созданы гигантские токопроводящие шины, обеспечивающие питание магнитов необходимым напряжением и силой тока, а также верхние заглушки для вакуумных камер. Несмотря на все трудности и очередной перенос сроков по запуску реактора ITER с 2035 года на 2039 год, в 2024 году строительные работы по проекту были полностью завершены. Кроме того, на площадку доставили большую часть основных компонентов реактора, и сейчас он фактически находится на стадии сборки. В частности, в апреле 2025 года первый сегмент вакуумного сосуда (рабочей камеры) был установлен в шахту токамака примерно на три недели раньше запланированного срока. 
Последний (шестой) сегмент центрального соленоида реактора ITER Напомним, это уже второй подход по началу сборки рабочей камеры реактора в шахте проекта. Когда два года назад туда первый раз опустили два первых сегмента, обнаружилось несоответствие в размерах сопрягаемых элементов и сегменты пришлось поднимать из шахты для подгонки. Теперь все несоответствия устранены, и началась окончательная сборка вакуумной камеры — своеобразного «пончика», внутри которого будет циркулировать плазма, разогретая до 150 миллионов градусов Цельсия. В конечном итоге дейтерий и тритий в виде газа должны быть нагреты в рабочей камере до состояния плазмы, когда атомы теряют свои электроны. Это похоже на процессы, происходящие в звёздах, где ядра водорода преодолевают кулоновское отталкивание и сливаются, образуя гелий и выделяя огромное количество энергии. В звёздах этот процесс происходит под воздействием колоссальной гравитации, поэтому температура в их недрах — всего около 15 миллионов градусов. На Земле такую гравитацию воспроизвести невозможно, поэтому требуется намного более высокая температура. Также невозможно повлиять на квантовые процессы, происходящие при термоядерном синтезе. Во многом реакция возможна благодаря квантовой неопределённости: ядра водорода туннелируют сквозь потенциальный барьер, преодолевая кулоновское отталкивание. Ни одной гравитации и тепла было бы недостаточно для запуска самоподдерживающейся термоядерной реакции — ни в звезде, ни в реакторе. Поэтому звёзды светят, прежде всего, благодаря квантовой природе нашего мира. Ожидается, что при полной загрузке ITER будет вырабатывать 500 МВт энергии термоядерного синтеза, потребляя при этом лишь 50 МВт входной тепловой энергии. При такой эффективности большая часть энергии будет поступать от саморазогрева плазмы, превращая её в устойчивую «горячую» среду. Генеральный директор ITER Пьетро Барабаски (Pietro Barabaschi) отметил: «Уникальность ITER заключается не только в его технической сложности, но и в формате международного сотрудничества, который позволил проекту выжить в условиях меняющегося политического ландшафта. Это достижение доказывает, что, когда человечество сталкивается с экзистенциальными проблемами, такими как изменение климата и энергетическая безопасность, мы можем преодолеть национальные разногласия и найти решения. Проект ИТЭР — это воплощение надежды. С помощью ИТЭР мы показываем, что устойчивое энергетическое будущее и мирный путь вперёд возможны». В проекте задействованы тысячи учёных и инженеров из 33 стран, однако в первую очередь он опирается на устойчивое партнёрство семи ключевых участников: Китая, Европы, Индии, Японии, Кореи, России и США |
© 1997—2026 3DNews
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
