China Fusion Energy Co представила свой токамак HL-4 на 70-й Генеральной конференции МАГАТЭ в Вене, обозначив дорожную карту для коммерческого термоядерного синтеза к 2050 году.
HL-4 будет оснащён сверхпроводящими магнитами мощностью 25 тесла и системами управления на основе ИИ; цель — достичь стационарного режима горения, недоступного для его предшественника.
Были подписаны соглашения о сотрудничестве с проектом ITER и Институтом ядерных технологий Таиланда; Китай призвал к созданию глобальной программы по цепочке поставок в сфере термоядерной энергетики.
Подробнее
На этой неделе в Вене, в рамках 70-й Генеральной конференции МАГАТЭ, Китай представил свой термоядерный реактор нового поколения — токамак HL-4, — обозначив амбициозную дорожную карту по достижению коммерческой термоядерной энергетики к 2050 году. Устройство, строительство которого сейчас ведётся в Шанхае, позиционируется как первая в мире высокотемпературная сверхпроводящая термоядерная экспериментальная платформа для стационарного режима горения.
Мероприятие организовала China Fusion Energy Co — дочерняя компания Китайской национальной ядерной корпорации. В ходе него были подписаны соглашения о сотрудничестве с многонациональным термоядерным проектом ITER, а также между Юго-западным институтом физики Китая и Институтом ядерных технологий Таиланда.
Новое поколение термоядерного оборудования
HL-4 представляет собой качественный скачок по сравнению со своим предшественником — HL-3, который использует обычные медные катушки, перегревающиеся и не позволяющие работать в непрерывном режиме. В HL-4 вместо них будут применяться полностью высокотемпературные сверхпроводящие магниты, создающие поле в 25 тесла, что обеспечит стационарный режим работы и при этом существенно уменьшит физические габариты реактора. Помимо этого, установка оснащена технологией управления на основе искусственного интеллекта для контроля за работой реактора.
Концептуальные изображения HL-4 были впервые представлены на Шанхайской конференции по термоядерной энергетике в конце августа. На ней инженеры описали главную задачу установки: подтвердить надёжность высокотемпературных сверхпроводящих магнитов в условиях экстремальных тепловых, радиационных и механических нагрузок реальной термоядерной среды.
Компания China Fusion Energy Co возглавляет Консорциум по инновациям в области технологий ВТС-магнитов. Запуск линии разработки и испытаний магнита на 25 тесла запланирован на 2028 год, а создание прототипа магнита — на 2030 год.
Инженерные узкие места по-прежнему остаются
Несмотря на то что научная осуществимость термоядерного синтеза подтверждена, докладчики признали, что «инженерные узкие места по-прежнему остаются ключевой проблемой», а «существующие международные механизмы сосредоточены на НИОКР и не имеют специализированных рамок для инновационного термоядерного инжиниринга, промышленного сотрудничества и стандартизации».
«Следующий этап — демонстрационный реактор: коммерческая демонстрация того, что уже было подтверждено. И только после этого мы переходим к фазе коммерческого реактора», — заявил Чэнь Чжэ, заместитель директора Департамента проектирования термоядерных установок China Fusion Energy.
Достижения HL-3 и международное сотрудничество
Участникам встречи в Вене было сообщено, что устройство HL-3 — крупнейший токамак Китая — в 2025 году достигло режима работы «двойных ста миллионов градусов»: температура ионов составила 120 миллионов градусов Цельсия, а температура электронов — 160 миллионов градусов Цельсия. К 2027 году на HL-3 планируется проведение экспериментов по физике горящей плазмы на дейтерий-тритиевом топливе.
С момента открытия HL-3 для международного сотрудничества в 2024 году в исследованиях приняли участие более 80 учёных из разных стран; было получено свыше 260 заявок и опубликовано более 100 научных статей.
HL-3 подтвердил прогресс в физике плазмы, а HL-4 должен проверить, выдержит ли соответствующая инженерная инфраструктура реальные условия термоядерного устройства.
Это пока не демонстрация коммерческой выработки электроэнергии.
Что именно остаётся решить
Материалы первой стенки и дивертора. Они должны выдерживать поток тепла, нейтронное облучение и повреждения от нестабильностей плазмы.
Непрерывная работа плазмы. Необходимо не просто кратковременно нагреть плазму выше 100 млн °C, а стабильно удерживать её и безопасно отводить тепло.
Высокотемпературные сверхпроводящие магниты. HL-4 должен проверить их надёжность при одновременном воздействии тепла, радиации и электромагнитных механических нагрузок.
Тритиевый топливный цикл. Будущая установка должна получать и воспроизводить тритий непосредственно в реакторной системе.
Отвод энергии. Нужно превратить энергию термоядерной реакции в устойчивую и экономически оправданную выработку электричества.
Надёжность и обслуживание. Коммерческий реактор должен работать многократно и ремонтироваться, несмотря на радиационное повреждение компонентов.
Роль международного сотрудничества
Китай считает, что нынешняя международная кооперация хорошо поддерживает исследования, но пока недостаточно охватывает инженерное и промышленное внедрение термоядерной энергетики.
Китай предложил расширять сотрудничество не только в области фундаментальной физики, но и в сфере инженерии: совместных стандартов, промышленной кооперации, закупок оборудования и распределения рисков.
По данным World Nuclear News, для HL-3 международное сотрудничество открылось в 2024 году; с тех пор в программе приняли участие более 80 зарубежных специалистов, было подано свыше 260 предложений и опубликовано более 100 работ.
Слабое место нынешней системы, по оценке китайской стороны, заключается в том, что международные механизмы в основном ориентированы на НИОКР, но хуже охватывают промышленное масштабирование, стандартизацию и инженерную интеграцию.
Иными словами, HL-3 отвечает на вопрос «можно ли получить и удерживать экстремальную плазму?», а HL-4 должен приблизить ответ на вопрос «можно ли построить надёжную машину вокруг этой плазмы?» Даже успешная работа HL-4 ещё не будет означать, что коммерческий термоядерный реактор уже создан: впереди остаются длительная эксплуатация, положительный энергетический баланс, производство трития и экономическая конкурентоспособность.
Комментариев нет:
Отправить комментарий