Реактор ARC — не первый для Commonwealth Fusion Systems (CFS) токамак на высокотемпературных сверхпроводящих магнитах. Компания уже строит в штате Массачусетс экспериментальную установку SPARC. Задача ARC — используя собранные SPARC данные, масштабировать технологию и доказать возможность стабильной генерации электроэнергии и передачи ее в сеть, пишет IE.
Анализ физики проекта подтвердил, что станция ARC сможет получать примерно 1,1 ГВт энергии термоядерного синтеза и поставлять в сеть 400 МВт. Моделирование конструкции ARC версии 3A на суперкомпьютере позволили определить ее основные технические характеристики. Радиус от центра тора до горячей части плазмы составит 4,6 м (у SPARC — 1,85 м), магнитное поле на оси — 11,4 Тл, плазменный ток — 12 МА.
Также из исследования можно узнать, как разработчики решили основные технические сложности магнитного удержания плазмы.
Во-первых, для отвода тепла от стенок реактора в ARC используется удлиненная система с двойным дивертором вверху и внизу токамака. Впрыск небольших количеств неона или аргона охлаждает края плазмы, прежде чем они соприкоснутся со стенками.
Во-вторых, предложено решение для управления срывами плазмы, или внезапной потери магнитного удержания шнура плазмы. В токамаках это может произойти за миллисекунды. ARC спроектирован выдерживать примерно один срыв в день и быстро перезапускаться. Для этого при приближении срыва впрыскивают неон и водород, что позволяет безопасно излучить энергии в виде света, а специальная катушка рассеивает пучки убегающих электронов.
В-третьих, моделирование показало, что ARC поддерживает стабильность плазмы. Токамак работает в спокойном режиме, избегая высоких значений отношения давления плазмы к магнитному полю. Это позволяет избежать магнито-гидродинамической неустойчивости, которая мешает удержанию тепла.
Проще говоря, ARC не пытается быть «максимально эффективным» в ущерб стабильности, а выбирает компромиссный сценарий, когда вероятность срыва низка, а отвод тепла осуществим.
В начале года шанхайский стартап Energy Singularity установил мировой рекорд для коммерческих термоядерных реакторов: высокотемпературный сверхпроводящий токамак HH-70 поддерживал стабильный ток плазмы в течение 1337 секунд (чуть больше 22 минут).
