Қытай термоядролық реактордың салмағы 582 тонна жүрегін сынады

Қытай Ғылым академиясының Плазма физикасы институты термоядролық реактордың негізгі түйіндері болып табылатын екі асқын өткізгіш магниттің сынақтары аяқталғанын хабарлады. Бұл реактор Қытайды 2030 жылға қарай өнеркәсіптік термоядролық энергия өндіруге әкелуі тиіс, деп хабарлайды globaltimes.cn. Қазақстан әзірге өзінің алғашқы атом станциясы үшін кәдімгі бөліну реакторлары бойынша консорциум мен жобалық құжаттаманы ғана қалыптастырып жатқанда, Азияның ірі энергетикалық ойыншыларының бірі технологияның келесі буынын дайындап қойған.

Мәні қысқаша

• Қытай Ғылым академиясының Плазма физикасы институты BEST термоядролық реакторына арналған тороидальді асқын өткізгіш магнит пен орталық соленоидтың толық параметрлік сынақтарын аяқтады.
• Тороидальді магнит — бұрын-соңды салынған ең үлкені: ұзындығы 21 метр, ені 12 метр, салмағы 582 тонна, көлемі бойынша 1,3 есе үлкен және жинақталған энергиясы бойынша ITER халықаралық жобасындағы аналогтардан үш есе қуатты.
• Жоба толығымен локализацияланған — 100% отандық технологиялар мен материалдар, 47 патент, 25 салалық стандарт; асқын өткізгіш таспаның құны метріне 400-ден 100 юаньға дейін төмендетілді.
• Қытайдың жол картасы бойынша BEST реакторы 2027 жылдың соңына дейін аяқталуы керек, ал термоядролық синтез арқылы энергия өндіру шамамен 2030 жылы басталуы тиіс.

Нақты не сыналды

Тороидальді асқын өткізгіш магнит — D-тәрізді құрылым, ол 16 осындай катушкадан тұратын сақина құрап, плазма орталығында 6,5 тесла магнит өрісін жасауы керек. Плазма физикасы институтының ғылыми қызметкері У Юйдің айтуынша, магниттің міндеті — вакуумдық камера ішінде 100 миллион градус температурадағы плазманы ұстап тұру, оның қабырғаларға тиюіне жол бермеу — «көрінбейтін, бірақ өте берік магниттік тор». Сол күні екінші негізгі бөлшек те сынақтан өтті — жоғары температуралы асқын өткізгіш орталық соленоид катушкасы. Зерттеуші Цинь Цзингана оны автомобиль қозғалтқышының тұтану шамшырағымен салыстырды: дәл осы катушка плазма тогын қоздырып, ұстап тұрады, ал реактордың тұтанып, тұрақты жұмыс істей алуы осыған тікелей байланысты.

Неге бұл инженерлік тұрғыдан күрделі

Термоядролық реактордың магниттері минус 268,95°C температурада, күшті ток, қарқынды радиация және айтарлықтай механикалық жүктемелер әсерінен 60 жыл бойы сенімді жұмыс істеуі керек — бұл қазіргі материалтану ғылымы үшін шекті жағдайлар. Ниобий-қалайы асқын өткізгіштерін термиялық өңдеу кезінде температураның бірнеше градусқа ғана ауытқуы материалдың сипаттамаларын күйретуі мүмкін, ал 10 метрден асатын катушкаларға арналған пеште біркелкі температураны ұстап тұру — өз алдына озық инженерлік міндет. Команда ішкі қосылыстардың кедергісін 0,04 наноом деңгейіне жеткізді — бұл 100 килоампер диапазонындағы токтарда іс жүзінде нөлдік шығын, ал өткізгіш үлгілері 4,2 Кельвинде мыңнан астам электромагниттік және термиялық циклге төтеп беріп, әлі де жобалық көрсеткіштерден асып түсті.

Термоядролық энергияға жол

Қазіргі серпіліс Қытайдың алдыңғы рекордына сүйенеді: EAST эксперименттік термоядролық реакторы жоғары ұстау режимінде 100 миллион градустағы плазманы 1066 секунд бойы ұстап тұрды — бұл 22 раунд физикалық эксперимент пен 160 мың раунд тестілеудің нәтижесі. Халықаралық ITER жобасының негізгі қатысушыларының бірі ретінде Қытай жобаның негізгі компоненттерінің 9%-дан астамын әзірлеуді өз мойнына алды. Елдің үш кезеңді жол картасына сәйкес, BEST реакторы 2027 жылдың соңына дейін аяқталуы керек, синтез есебінен энергия өндіру шамамен 2030 жылы басталуы тиіс, ал келесі қадам — әлемде өз түріндегі алғашқы болуы мүмкін демонстрациялық термоядролық электр станциясы болуы керек.

Неге бұл Қазақстан үшін маңызды

Екі энергетикалық жоба арасындағы жоспарлау көкжиегіндегі алшақтық айқын көрінеді. Қазақстандық «Балқаш» АЭС-і — бұл ВВЭР-1200 реакторларындағы классикалық бөліну реакциясы, бірінші бетон 2029 жылы құйылып, 2035–2036 жылдары пайдалануға беріледі; елге әлі болашақ энергоблоктарды салқындату үшін градирня түрін таңдау мәселесін де шешу керек. Қытай дайындалып жатқан термоядролық энергетика мүлдем басқа модельді уәде етеді — ұзақ өмір сүретін радиоактивті қалдықтарсыз және кем дегенде теориялық тұрғыдан салқындату суына қажеттілік аз, бұл Қазақстан сияқты су тапшылығы бар елдер үшін өте маңызды. Бір қарағанда айырмашылық Қазақстанның пайдасына емес — бірақ екі технология да бір міндетті әртүрлі жолдармен және әртүрлі уақыт көкжиегінде шешеді, ал термоядролық энергетика қымбат әрі тәуекелді ставка болып қала береді, оның коммерциялық қайтарымы әзірге Қытайдың өзі үшін де кепілдендірілмеген.

Авторлық қорытынды

Магниттердің сәтті сынақтары — қытайлық инженерлердің өздерінің мойындауынша, жалпы міндеттің шамамен 80%-ы: алда толық көлемді реакторды құрастыру және экстремалды жағдайларда ұзақ сынақтар тұр. Өзінің алғашқы өнеркәсіптік АЭС-ін салу кезеңіне енді ғана өтіп жатқан Қазақстан үшін термоядролық синтез басқа онжылдықтың технологиясы болып қала береді — бірақ дәл осындай серпілістер қазіргі қазақстандық бөліну реакторлары өзінің қызмет ету мерзімінің соңына жеткен кезде энергетиканың қандай болатынын анықтайды.