JT-60
JT-60 (сокращение от Japan Torus-60) — реактор термоядерного синтеза с тороидальной камерой для удержания плазмы, располагающийся в префектуре Ибараки, Япония[1]. Ранее проектом занимался Научно-исследовательский институт по атомной энергии Японии (JAERI), затем JT-60 перешел к Институту синтеза в Наке (Naka Fusion Institute) при Агентстве по атомной энергии Японии (JAEA).[2]
По состоянию на 2023 год JT-60SA — крупнейший действующий сверхпроводящий токамак в мире, который построен и эксплуатируется совместно странами Европы и Японией. SA расшифровывается как super advanced (супер-продвинутый), включает D-образное сечение плазмы, сверхпроводящие катушки и активный контроль с обратной связью.[3]
Что важно знать
| JT-60 | |
|---|---|
| Тип | токамак |
| Внешний радиус | 3,4 м (11 футов) |
| Внутренний радиус | 1,0 м (3 футов 3 ″) |
| Объем плазмы | 90 |
| Магнитное поле | 4 T (40 000 G) (Тороидальное) |
| Местоположение | Нака, Ибараки, Япония |
Оригинальная конструкция
Задуманная в 1970-х годах «Установка для испытания равновесной плазмы» (Breakeven Plasma Test Facility)[4] должна была достичь равновесного термоядерного синтеза — цель, которую ставили перед собой американская установка TFTR, британская JET и советская Т-15. JT-60 начал работу в 1985 году, и, как у TFTR и JET, которые начали работу несколько раньше, производительность JT-60 оказалась намного ниже прогнозируемой.
В течение следующих двух десятилетий JET и JT-60 руководили попытками достичь изначально заявленной производительности. За это время JT-60 претерпел две крупные модификации, в результате которых был создан JT-60A, а затем JT-60U (U — от англ. upgrade, «модернизация»). Эти изменения привели к значительному скачку производительности.[5][6]
На 2018 год JT-60 удерживает рекорд по самому высокому значению достигнутого продукта термоядерного синтеза. На сегодняшний день JT-60 принадлежит мировой рекорд по самой высокой температуре ионов (522 млн °C); этот рекорд побил рекорд, установленный TFTR в 1996 году в Принстонской лаборатории физики плазмы.[7]
В 2020 году JT60 был модернизирован до JT-60SA. В 2021—2022 годах проводилось техническое расследование короткого замыкания катушки полоидального поля, был выполнен ремонт.
JT-60U (модернизированный)
В 1998 году во время экспериментов с дейтерием были достигнуты такие характеристики плазмы, которые позволили бы достичь равновесности — точки, в которой мощность, вырабатываемая в результате термоядерных реакций, равна мощности, затрачиваемой на работу установки, — при условии, что дейтерий заменят смесью дейтерия и трития в соотношении 1:1. Однако на JT-60 не имеется оборудования для работы с тритием; по состоянию на 2018 год такое оборудование имелось только на токамаке JET в Великобритании.[8][9][10]
В 2005 году для коррекции магнитного поля были установлены плитки из ферритной стали (ферромагнетики) и, как следствие, потери быстрых ионов сократились.[11][12] 9 мая 2006 года Агентство по атомной энергии Японии (JAEA) объявило, что JT-60 достиг времени продолжительности работы в 28,6 секунд. JAEA использовало новые детали в JT-60, улучшив возможность удерживать плазму.
JT-60SA
Планировалось, что JT-60 будет разобран, а затем к 2010 году модернизирован в JT-60SA за счет сверхпроводящих ниобий-титановых катушек. Предполагалось, что JT60SA сможет работать с той же плазмой, что и ИТЭР.[13]:3.1.3 В центральном соленоиде планировалось использовать ниобий-олово (из-за более высокой (9 Тл) напряжённости магнитного поля).[13]:3.3.1
Строительство токамака официально началось в 2013 году и должно было окончиться в 2020 году, а первое получение плазмы планировалось на сентябрь 2020 года.[14] Сборка установки завершилась весной 2020 года,[15] и в марте 2021 года она успешно вышла на полную проектную мощность.[16] В марте 2021 года при испытаниях произошло короткое замыкание, что привело к длительному расследованию и ремонту.[17]
Ремонтные работы были завершены в мае 2023 года, и началась подготовка к эксплуатации. [18] Первая плазма была получена 23 октября 2023 года, что делает JT-60SA крупнейшим действующим сверхпроводящим токамаком в мире на сегодняшний день.
Примечания
