«НИИЭФА» Росатома разработал технические решения для обеспечения диагностики и защиты модельной катушки токамака ТРТ

Специалисты научно-технического центра «Синтез» Акционерного общества «Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова» (предприятие госкорпорации «Росатом») завершили очередной, 3-й этап НИОКР «Разработка и изготовление промышленной длины обмоточного высокотемпературного сверхпроводящего провода второго поколения (ВТСП-2) и модельной катушки обмотки индуктора токамака с реакторными технологиями (ТРТ)». В задачи этапа входили разработка оборудования, схемных решений и программно-аппаратных средств, необходимых для проведения токовых испытаний модельной катушки.

Ключевым результатом 3-го этапа стал подбор возможных технических решений для обеспечения диагностики и защиты сверхпроводящих изделий. Учёными было смоделировано состояние ВТСП-2 токонесущих элементов при переходе в «нормально проводящее» состояние и определён оптимальный метод обнаружения зоны перехода, подобраны соответствующие параметры защиты, разработаны система диагностики и система защиты модельной катушки, обеспечивающая быстрый вывод тока в случае возникновения нештатной ситуации.

Далее планируется изготовить и испытать модельную катушку на соответствие характеристикам в специальном криостате при температуре 77 К и токе 10 кА на площадке АО «НИИЭФА», после чего она будет передана в Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» для дальнейших испытаний. Полученные результаты будут учтены при разработке материалов Технического проекта ТРТ.

Токамак с реакторными технологиями (ТРТ) – прототип термоядерного реактора, токамак с длинным импульсом разряда, сильным магнитным полем и электромагнитной системой из высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП). В создании установки участвуют организации Российской академии наук и «Росатома», а также Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» (НИЦ «Курчатовский институт»). Сооружение ТРТ запланировано на площадке научного института госкорпорации в Троицке. Ожидается, что сооружение ТРТ станет важным этапом на пути освоения управляемого термоядерного синтеза и создания в России энергетического термоядерного реактора, экологически чистого источника энергии с практически неисчерпаемыми топливными ресурсами. Проект ТРТ разрабатывался в рамках комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ на период до 2024 года» (КП РТТН), реализуемой госкорпорацией «Росатом» совместно с НИЦ «Курчатовский институт» (головной научной организацией программы), Российской академией наук и Министерством науки и высшего образования РФ с 2021 года. Комплексная программа включала разработку новых передовых технологий и материалов, образцов новой техники, техническое перевооружение, строительство уникальных комплексов и объектов инфраструктуры в области атомной энергетики и управляемого термоядерного синтеза. С 2025 года работы по федеральным проектам КП РТТН стали частью нового национального проекта технологического лидерства «Новые атомные и энергетические технологии».

Модельная катушка обмотки индуктора ТРТ – это тест-объект для отработки целого спектра инженерно-технических и научно-физических решений, которые в итоге будут заложены в термоядерную установку. Применение в ТРТ электромагнитной системы на основе ВТСП-2 даёт возможность увеличить магнитные поля и плотность плазмы при уменьшении габаритов установки. Планируемое значение индукции магнитного поля в ТРТ – 20 Тл, что является рекордным показателем для токамаков с реакторными технологиями (для сравнения, в реакторе ИТЭР, основанном на применении НТСП, этот показатель составляет 13 Тл). Кроме того, реактор с ВТСП-2 имеет более широкий диапазон рабочих температур, что напрямую влияет на его надёжность.

АО «Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры имени Д.В. Ефремова» (АО «НИИЭФА», предприятие госкорпорации «Росатом») – один из ведущих научных и проектно-конструкторских институтов РФ по созданию электрофизических установок и комплексов для решения научных и прикладных задач в области физики плазмы, атомной и ядерной физики, физики элементарных частиц, здравоохранения, радиационных и энергетических технологий, интроскопии. Созданные в институте установки успешно эксплуатируются во многих организациях и предприятиях России, стран СНГ, Болгарии, Венгрии, Германии, Египта, Индии и других стран. НИИЭФА участвует в разработке наиболее сложных элементов ТРТ – вакуумной камеры с внутрикамерными компонентами, электромагнитной системы (ЭМС), криостата, коммутирующей и вакуумной аппаратуры.