В России продолжается работа над созданием термоядерной установки нового поколения — токамака с реакторными технологиями (ТРТ). Его главная особенность: электромагнитная система из высокотемпературного сверхпроводника второго поколения (ВТСП-2). Это позволяет увеличить магнитное поле до 20 тесла (для сравнения: в международном реакторе ИТЭР, который строится во Франции, этот показатель — 13 тесла). При этом габариты установки меньше, а диапазон рабочих температур шире, что напрямую влияет на надёжность.

Очередной шаг в этом направлении сделали специалисты научно-технического центра «Синтез» (входит в НИИ электрофизической аппаратуры имени Ефремова, предприятие «Росатома»). Они завершили третий этап НИОКР по созданию промышленной длины ВТСП-провода и модельной катушки обмотки индуктора токамака.

На этом этапе учёные подбирали технические решения для диагностики и защиты сверхпроводящих изделий. Они смоделировали состояние токонесущих элементов при переходе в нормальное проводящее состояние, определили оптимальный метод обнаружения зоны перехода, подобрали параметры защиты, разработали систему диагностики и систему защиты модельной катушки. Последняя должна быстро выводить ток в случае нештатной ситуации.

Дальше на площадке НИИЭФА изготовят и испытают модельную катушку в специальном криостате при температуре 77 Кельвинов и токе 10 кА. После этого её передадут в Курчатовский институт для дальнейших испытаний. Полученные результаты учтут при разработке технического проекта ТРТ, отметили в Росатом.

Что такое ТРТ

Токамак с реакторными технологиями — это прототип термоядерного реактора с длинным импульсом разряда и сильным магнитным полем. В его создании участвуют организации РАН, «Росатома» и Курчатовский институт. Установку построят в Троицке на площадке научного института госкорпорации. Ожидается, что ТРТ станет важным этапом на пути к управляемому термоядерному синтезу и созданию экологически чистого источника энергии с практически неисчерпаемыми ресурсами.

Проект разрабатывался в рамках комплексной программы развития технологий в области использования атомной энергии (2021–2024 годы). С 2025 года работы по этой теме вошли в новый национальный проект «Новые атомные и энергетические технологии».

Модельная катушка обмотки индуктора ТРТ — это тестовый объект для отработки инженерных и физических решений, которые потом заложат в термоядерную установку.

О разработчике

НИИ электрофизической аппаратуры имени Ефремова — один из ведущих институтов России по созданию установок для физики плазмы, атомной и ядерной физики, здравоохранения и энергетических технологий. Его установки работают в России, странах СНГ, Болгарии, Венгрии, Германии, Египте, Индии и других странах. В проекте ТРТ институт участвует в разработке вакуумной камеры, электромагнитной системы, криостата и коммутирующей аппаратуры.

Подписывайтесь на Телеграм «Сделано у нас» тут, а на сообщество на Пикабу можно подписаться здесь

Также у нас теперь есть канал в МАХ

Ученые «Росатома» завершили первый этап испытаний новой стали, предназначенной для токамака с реакторными технологиями.

Задача была сложной: создать материал, который достаточно прочен, сохраняет свои свойства при экстремально низких температурах, высоких нагрузках и нейтронном облучении, но при этом не искажает магнитное поле, удерживающее плазму.

За основу взяли наработки советской научной школы, воспроизвели технологию в лаборатории и оптимизировали под современные требования.

«Достигнутый результат не является прямым “масштабированием” прежних решений: переработаны химический состав, структура материала и технологические режимы, включая параметры термодеформационной и термической обработки. Это позволило одновременно решить две противоречивые задачи — повышение прочности и сохранение низкой магнитной восприимчивости», — пояснил директор по инновационным проектам ЦНИИТМАШ (институт «Росатома») Иван Иванов.

Первый этап испытаний позади. Теперь у конструкторов есть материал, который одновременно и прочный, и почти «невидимый» для магнитного поля. А это одно из ключевых условий для того, чтобы термоядерная установка работала стабильно и безопасно.

Подписывайтесь на Телеграм «Сделано у нас» тут, а на сообщество на Пикабу можно подписаться здесь

Также у нас теперь есть канал в МАХ

Итог
Если человека поместить в токамак на 0,2 секунды, он полностью превратится в облако плазмы, которое смешается с основной плазмой и загрязнит её (что приведет к срыву разряда). От человека не останется даже атомов в твердом состоянии — они разлетятся как ионизированный газ.
Единственный способ выжить в токамаке — это находиться там, пока он полностью выключен, холодный, обесточен и продут азотом. И то там будет грязно, пыльно и очень тесно.

Помещение человека в работающий токамак — это даже не «смерть», это аннигиляция. Вот что произойдет по пунктам (при условии, что человек каким-то чудом оказался внутри вакуумной камеры во время импульса):

1. Мгновенная ионизация и испарение (первые микросекунды)
Токамак — это «бублик», в котором магнитным полем удерживается плазма температурой в сотни миллионов градусов (в перспективных реакторах — до 150-200 млн °C, в современных экспериментальных — десятки млн).
· Человек состоит в основном из воды и углерода.
· Как только его тело коснется плазменного шнура (или даже просто окажется в камере во время разряда), тепловое излучение будет настолько чудовищным, что тело не просто сгорит — оно мгновенно превратится в плазму. · Температура плазмы в миллионы градусов означает, что атомы тела теряют электроны, а ядра разлетаются. Никакого «обугливания» или «боли» не будет — скорость передачи энергии выше скорости нервного импульса. Сознание отключится быстрее, чем мозг успеет зарегистрировать сигнал.

2. Термический удар
Даже если человек каким-то чудом окажется на стенке камеры, а не в эпицентре плазмы, его настигнет рентгеновское и нейтронное излучение (если это дейтерий-тритиевая реакция).
· Тело получит смертельную дозу радиации за долю секунды, но до того, как клетки умрут от радиации, они просто испарятся от тепла.
· Глаза испарятся первыми, так как они жидкие и хорошо поглощают излучение.

3. Ударная волна (если что-то останется)
В токамаке есть огромные магнитные поля, удерживающие плазму. Вторжение постороннего предмета (тела) вызовет срыв плазмы (disruption). Это когда охлажденная плазма резко отдает свою энергию стенкам.
· Энергия, запасенная в плазме (это могут быть гигаджоули), выплеснется в стенки камеры.
· Даже если человек волшебным образом выжил бы после контакта с плазмой (что невозможно), срыв создаст ударную волну и испарит часть внутренней стенки камере, превратив её в газ с температурой в тысячи градусов. Этого будет достаточно, чтобы убить все живое в радиусе нескольких метров снаружи установки.

4. Магнитное полеСовременные токамаки используют сверхпроводящие магниты с индукцией в несколько Тесла (5–12 Тл).
• Такое поле само по себе создает проблемы: оно может остановить кровоток (эффект магнитно-гидродинамического насоса), вызвать судороги и потерю сознания из-за воздействия на нервную систему, а также намагнитить любые ферромагнитные импланты (зубные протезы, осколки) и вырвать их из тела. Но это уже детали на фоне плазмы.