Обзор
Сверхпроводниковая электромагнитная система ИТЭР. Статус изготовления и сборки на 2024 год
А. А. Медников
АО «НИИЭФА», дорога на Металлстрой, 3, 196641 Санкт-Петербург, Россия
e-mail: mednikov@sintez.niiefa.spb.su
Ю. А. Ильин
ИТЭР, 13067 Сен-поль-ле-Дюранс, Франция
А. В. Красильников
Частное учреждение государственной корпорации по атомной энергии «Росатом», «Проектный центр ИТЭР», пл. Академика Курчатова 1, 123182 Москва, Россия
И. Ю. Родин
ИТЭР, 13067 Сен-поль-ле-Дюранс, Франция
УДК 538.945
Аннотация
Электромагнитная система (ЭМС) является одним из важнейших компонентов международного экспериментального термоядерного реактора (ИТЭР), и определяет возможности машины формировать и управлять термоядерной плазмой с током до 15 МА и мощностью до 500 МВт в течение сотен секунд. ЭМС ИТЭР – крупнейшая из когда-либо созданных сверхпроводниковых магнитных систем с запасенной энергией до 50 ГДж, состоит из высокотехнологичных магнитов, в которых используются сверхпроводники на основе Nb3Sn и NbTi, работающие, в зависимости от сценарных условий при температуре 3.8–4.6 К достигаемой циркуляционным охлаждением потоком двухфазного гелия. Катушки ЭМС должны быть работоспособны при электрических напряжениях 20–30 кВ, и механических напряжениях 500–600 МПа. Производство катушек и связанных с ними систем фидеров, имеющих сверхпроводящую часть, и нормально проводящих токоподводов близко к завершению. Большая часть из них уже изготовлена и доставлена на площадку ИТЭР. В данном обзоре представлено краткое описание конструкции сверхпроводниковых катушек ИТЭР всех четырёх систем, а также приведён текущий статус их изготовления и сборки.
Ключевые слова: ИТЭР; ЭМС; токамак; плазма; NbTi; Nb3Sn
Литература
[1] What is ITER? // www.iter.org. URL: https://www.iter.org/proj/inafewlines
[2] N. Mitchell, et al., Fus. Eng. Des. 123, 17 (2017). DOI: 10.1016/j.fusengdes.2017.02.085
[3] On-site coil manufacturing // www.iter.org. URL: https://www.iter.org/newsline/-/3715
[4] V. I. Bondarenko et al., IEEE Transactions on Applied Superconductivity 23, 4201605 (2013). DOI: 10.1109/TASC.2013.2248413
[5] A. S. Bursikov et al., IEEE Transactions on Applied Superconductivity 23, 4201504 (2013). DOI: 10.1109/TASC.2013.2249553
[6] D. B. Stepanov et al., IEEE Transactions on Applied Superconductivity 25, 1 (2015). DOI: 10.1109/TASC.2014.2371033
[7] Y. Ilyin et al., IEEE Trans. on Appl. Supercond. 34, 1 (2024). DOI: 10.1109/TASC.2024.3371386
[8] B. S. Lim et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. 26, 1 (2016). DOI: 10.1109/TASC.2015.2512705
[9] P. Carvas, et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. 34, 4203905 (2024). DOI: 10.1109/TASC.2024.3362758
[10] M. M. Lopez, et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. 34, 4204505 (2024) DOI: 10.1109/TASC.2024.3366152
[11] H. Kim, et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. 32, 1 (2022). DOI: 10.1109/TASC.2022.3174812
[12] A. B. Oliva, et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. 32, 1 (2022). DOI: 10.1109/TASC.2022.3171191
[13] I. Pong et al., IEEE Trans. Appl. Supercond., 22, 4802606 (2012). DOI: 10.1109/
TASC.2012.2182972
[14] С.В. Шавкин, В.С. Круглов, Сверхпроводимость: фундаментальные и прикладные исследования. 1, 1 (2024). DOI: 10.62539/2949-5644-2024-0-1-1-7
[15] A. V. Krasilnikov, Plasma Phys. Rep. 50, 397 (2024). DOI: 10.1134/S1063780X24600245
[16] P. Libeyre, et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. 28, 1 (2017). DOI: 10.1109/TASC.2017.2775581
[17] F. Simon, et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. 34, 4200405 (2024). DOI: 10.1109/TASC.2023.3346359
[18] N. Koizumi, et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. 30, 4202106 (2020). DOI: 10.1109/TASC.2020.2971673
[19] Mondonico G. et al., Journal of Applied Physics. 108 (2010). DOI:10.1063/1.3499649
[20] Nijhuis A. et al., Superconductor Science and Technology 26, 084004 (2013). DOI 10.1088/0953-2048/26/8/084004
[21] Mitchell N., Breschi M., Tronza V., Superconductor Science and Technology 33, 054007 (2020). DOI 10.1088/1361-6668/ab7ec2
[22] A. B. Oliva, et al., IEEE Trans. Appl. Supercond. 30, 4203713 (2020). DOI: 10.1109/TASC.2020.2979397
[23] Du S. et al. Fusion Engineering and Design. 116, 10-16 (2017).