Один із найбільших надпровідних магнітів у світі пройшов ключові випробування для міжнародного термоядерного проєкту ITER. Тороїдальна котушка магнітного поля №17 масою близько 330 тонн успішно була розігнана до струму 34 кА після охолодження до 4 К (мінус 269 °C) і тепер готується до встановлення в камеру плазми. Про це повідомляє видання Interesting Engineering.
Як випробовували 330-тонну котушку
Йдеться про D-подібну тороїдальну котушку, що є частиною системи магнітного утримання плазми в токамаку ITER. Під час останньої кампанії її охолодили до 4 К і протестували на половині номінального робочого струму, який має становити 68 кА.
Успішні випробування дали інженерам змогу виміряти, як магніт деформується під дією електромагнітних навантажень, і порівняти реальну поведінку з розрахунковими структурними моделями. Після завершення тестів котушку 30 жовтня перевели з випробувального стенда на транспортну раму.
Тепер її тимчасово відправлять на зберігання, а згодом перемістять до монтажного залу ITER для інтеграції у фінальний секторний модуль плазмової камери. Отриманий досвід стане важливим етапом перед введенням в дію інтегрованої системи магнітів реактора.
Роль холодових випробувань
Спеціальний стенд для «холодових» тестів створили, щоб перевіряти надпровідні магніти ITER та всю пов’язану інфраструктуру ще до їх встановлення в токамак. Це стосується кріогенної системи, вакуумного обладнання, джерел живлення, електричних вводів і систем керування.
Перша кампанія на цьому стенді стартувала у травні 2026 року з тороїдальною котушкою №7. Тоді інженери охолодили її до 4 К і подали струм 10 кА, щоб оцінити електричний опір у з’єднаннях і перевірити систему виявлення втрати надпровідності, так званого «квентчу».
Випробування котушки №17, що почалися в серпні, стали наступним кроком: досягнення 34 кА означало суттєве збільшення тестового струму й дало змогу дослідити реакцію конструкції на сильніші електромагнітні сили. За словами провідного механічного інженера ITER Адрієна Дейдіє (Adrien Deydier), це підтвердило відповідність поведінки котушки прогнозам моделей і дало цінний досвід для команд, які готуються до інтегрованого пуску системи магнітів.
Запасна котушка готується до повного струму
Після демонтажу котушки №17 випробувальний стенд почне підготовку до тестів тороїдальної котушки №19, виготовленої як запасна. Її охолодження до 4 К заплановано на квітень 2027 року, після чого також проведуть випробування на струмі 34 кА.
У цій кампанії вперше застосують так звані Paschen-герметичні з’єднання між внутрішньокріостатичним вводом струму та котушкою. Вони відтворюють конфігурацію, яка буде використана безпосередньо в токамаку, і дадуть змогу перевірити високовольтну ізоляцію відносно «землі».
Після цього стенд тимчасово розберуть, щоб встановити підсилювальну конструкцію, яка має запобігти деформації котушки під час подачі повного робочого струму 68 кА. Інженери також проведуть тести температурного запасу: окремі ділянки котушки навмисно підігріватимуть, щоб спровокувати втрату надпровідності. Це допоможе уточнити робочі межі магніту та перевірити системи його захисту.
Після завершення програми для котушки №19 випробувальний комплекс переобладнають під полоїдальну котушку №1 — кільцеподібний магніт, що формує ще одну складову системи магнітного утримання ITER.
Навіщо ITER такі магніти
Тороїдальні магніти ITER відіграють ключову роль у утриманні надгарячої плазми всередині реактора. Усього в установці планують використати 18 D-подібних тороїдальних котушок, шість полоїдальних котушок і центральний соленоїд. Разом вони створюватимуть і керуватимуть магнітними полями, необхідними для експериментів із керованим термоядерним синтезом.
Програма холодових випробувань покликана виявити можливі проблеми ще до інтеграції магнітів у машину. Це знижує ризики під час пусконалагодження та подальшої експлуатації реактора, де будь-який збій у роботі магнітної системи може мати серйозні наслідки для всієї установки.