Современная электроника №3/2025

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 17 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2025 Рис. 3. Термоядерная электростанция НН70 (КНР) критической инфраструктуры и каче­ ства жизни людей. Имеет смысл обра­ титься к опыту европейских стран. К примеру, в Финляндии доля авто­ номного обеспечения частных домо­ хозяйств электроэнергией посред­ ством возобновляемых источников достигает 55%, в Германии – до 80%. Этот сектор постоянно расширяется. Далее рассмотрим новации разрабо­ ток в КНР, где энергонезависимости уделяют большое внимание. Прогноз потребления электроэнергии в мире до 2035 года, по данным Международ­ ного энергетического агентства, пред­ ставлен на рис. 2. Новые достижения в разработках термоядерной электростанции в КНР В КНР (и не только) продолжаются работы по созданию мощной термо­ ядерной электростанции (токамака) на основе технологии термоядерного синтеза для чистой энергии – высо­ котемпературного сверхпроводяще­ го генератора Honghuang 70 (HH70). Управляемый ядерный синтез – это передовая технология с выдающи­ мися преимуществами, такими как безопасный доступ к природным и практически неисчерпаемым энер­ горесурсам. Технология считается самой перспективной среди спосо­ бов решения глобальных энергети­ ческих и экологических проблем и содействия глобальному устойчиво­ му развитию стран. Искусственное солнце и его перспективы Новые разработки КНР находятся в центре внимания глобальных иссле­ дований в области контролируемого ядерного синтеза с эффектом магнит­ ного удержания. Они являются кон­ курентными в соревновании разра­ ботчиков основных мировых держав с развитой экономикой и интеллекту­ альным потенциалом, которое ведёт к внедрению инженерных иннова­ ций в области энергетической неза­ висимости. Токамак не без оснований называют «искусственным солнцем» из-за оригинального метода генера­ ции энергии, аналогичного солнечно­ му. На фоне проблематики энергети­ ческого кризиса, актуальной в разных странах мира, термоядерный синтез в условиях естественных (природных) ограничений рассматривают как энер­ гетическое решение, обеспечивающее человечеству почти неисчерпаемый, экологически чистый и условно недо­ рогой источник энергии. Отношение вырабатываемой элек­ троэнергии к энергии потребляемой – важный технический параметр – коэф­ фициент усиления для поддержания реакции синтеза (Q) термоядерной электростанции. Для термоядерных устройств значение Q является важ­ нейшим показателем, прямо свя­ занным с энергетической эффектив­ ностью термоядерного реактора. По этому параметру определяют прирост выработки электроэнергии или КПД термоядерной электростанции. Зна­ чение Q > 1 означает, что выходная энергия генератора больше, чем потре­ бляемая им, необходимая для поддер­ жания реакции. Пока максимальное уже достигнутое значение Q состав­ ляет 1,53. Напряжённость магнитного поля уже завершённой модели HH70 – 2,5 Тл. В качестве материала для сверх­ проводящих катушек в HH70 приме­ няется ReBCO (редкоземельный оксид бария-меди) – сравнительно недорогое в производстве соединение, позволя­ ющее существенно сократить затра­ ты на строительство термоядерных электрогенераторов. Достигнутые результаты показывают, что следую­ щее поколение токамаков по занима­ емому объёму будет на 98% меньше традиционных низкотемпературных предшественников. На рис. 3 представ­ лен вид термоядерной электростан­ ции НН70 (КНР). Фото из [1]. Разработчик устройства – шанхай­ ская компания по термоядерной энер­ гии Energy Singularity – не единствен­ ный коммерческий производитель сверхпроводящего токамака. Рабо­ ты по проектированию устройства начались в марте 2022 года. Тогда же были получены результаты научной проверки осуществимости техниче­ ского решения. Окончание работ для усовершенствованной модели термоя­ дерной электростанции запланирова­ но на 2027 год. В 2018 году американ­ ская компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) стала первой в мире, предложившей небольшое по разме­ ру высокотемпературное сверхпро­ водящее устройство – токамак SPARC с Q ≥ 10. Активное строительство SPARC началось в 2022 году, а завер­ шение работ планируется в 2025 году. На рис. 4 представлен вид на строи­ тельную площадку демонстрацион­ ного комплекса термоядерной энер­ гостанции (фото из [5]). Разрабатываются высокотемпера­ турные сверхпроводящие D-образные магниты, чтобы достичь напряжённо­ сти магнитного поля в 25 Тл. Произ­ водственные испытания планирует­ ся завершить к концу 2024 года. Компания Energy Singularity была основана в Шанхае в июне 2021 года и изначально сосредоточилась на исследовании коммерчески жизне­ способных высокотемпературных сверхпроводящих электростанций и программных систем управления ими. Акционерами являются компа­ ния miHoYo, разработчик китайской ролевой игры с открытым миром Genshin Impact, и китайский произво­ дитель электромобилей NIO. Проме­ жуточная модель получила обозначе­ ние НН170, а после 2030 года Energy Singularity планирует строительство мощной термоядерной электростан­ ции HH380.