Гонка термоядерных проектов становится все интереснее. Команда ученых из MIT совершила прорыв в постройке экспериментального термоядерного реактора — для надежного удержания плазмы в токамаке им удалось создать магнит мощностью 20 тесл. Его длина — 267 км. По мощности он в 1,5 раза превосходит магнит, который будет использован в международном проекте термоядерного синтеза ITER (она составляет 13 тесл), который строится под Марселем во Франции.
Команда ученых из MIT с 2015 года работала над проектом экспериментального термоядерного реактора ARC (акроним от слов доступный, надежный и компактный). Этот токамак, такой же, как в ITER, но в два раза меньше — с радиусом 3,3 метра, пишетexternal link, opens in a new tab MIT News. Реактор этого типа, как, впрочем, и стелларатор, разогревает изотопы водорода, дейтерий и тритий, в камере до состояния плазмы, которую нужно достаточно долго удерживать от соприкосновения со стенками. Для этого и нужны магниты.
Однако в отличие от магнитов ITER, разработчики ACR использовали так называемые высокотемпературные сверхпроводники в виде плоских лент, которые обеспечивают намного более мощное магнитное поле при меньших размерах. Три года команда из MIT вместе со стартапом Commonwealth Fusion Systems (CFS) пыталась превратить их в магнит.
В результате общая длина ленты сверхпроводников на 16 пластинах достигла 267 км. При достижении температуры -253,15 °C магнит становится сверхпроводящим и создает мощное магнитное поле.
В ходе испытаний исследователи постепенно поднимали мощность магнита, пока она не достигла рекордного для термоядерного магнита показателя в 20 Тл. Это примерно в 307 000 раз мощнее магнитного поля Земли. Есть применить эту технологию в полноразмерном реакторе (а нынешний опытный образец в два раза меньше), то, по подсчетам ученых, он позволит добиться магнитного поля, эквивалентного тому, которое можно встретить в 40 раз большем токамаке на низкотемпературных сверхпроводящих магнитах.
Пока ни один термоядерный реактор не смог выработать больше энергии, чем нужно для запуска термоядерной реакции. Появление нового, мощного магнита может стать важным шагом к этой цели, так как позволит эффективнее удерживать разогретую плазму значительно дольше текущего рекорда в 120 секунд, установленного на экспериментальном реакторе в КНР.
Рекордный по силе магнит для ускорителя частиц создали в 2019 физики из Фермилаб. Порог в 14 Тл ученые не могли преодолеть в течение нескольких лет. Коллайдер с таким магнитом сможет разгонять протоны до энергий в несколько раз выше, чем БАК.