JET (Joint European Torus) — это крупнейший токамак в Европе и один из самых известных в мире экспериментальных реакторов для исследования управляемого термоядерного синтеза. Он расположен в Абингдоне, Великобритания, и эксплуатируется с 1983 года. Основной целью JET является изучение физики плазмы при условиях, приближенных к режимам будущих коммерческих термоядерных реакторов, таких как ITER.
Вакуумная камера JET представляет собой тороидальную конструкцию диаметром около 6,2 м и длиной 11 м, способную выдерживать давление до 10⁻⁷ Па. Стены камеры покрыты сменными плитами из углерода или более современных материалов, таких как бериллий, для уменьшения эрозии и снижения загрязнения плазмы.
Магнитная система состоит из основных тороидальных магнитов и полоидальных катушек, создающих конфигурацию магнитного поля, необходимую для удержания плазмы. Эти сверхпроводящие и обычные катушки обеспечивают стабильность плазмы и контроль ее положения. Полоидальные катушки управляют смещением и формой плазменного столба, а тороидальные — формируют основное магнитное удержание.
Система подогрева плазмы включает несколько технологий:
Плазма в JET формируется в виде тороида с высокой степенью сжатия и плотностью около 10²⁰ м⁻³. Для стабильного удержания плазмы используются H-режим (High confinement mode), позволяющий достичь улучшенной теплоизоляции и высоких температур до 150 млн К, и L-режим (Low confinement mode), обеспечивающий более низкое удержание, используемый для базовых экспериментов.
Плазменный ток в JET достигает 4–5 МА, что позволяет поддерживать требуемую температуру и плотность для термоядерных реакций D-D и D-T. Контроль профиля тока и давления плазмы осуществляется с помощью системы магнитных датчиков и активного управления катушками.
JET использует дейтерий и тритий в качестве топлива. Система подачи топлива включает:
Особое внимание уделяется безопасности при работе с тритием, поскольку он радиоактивен. Все трубопроводы и камеры снабжены системами мониторинга утечек и фильтрации, предотвращающими распространение трития в атмосферу.
JET оснащен обширным набором диагностических приборов:
Эти системы позволяют проводить высокоточные измерения динамических процессов в плазме, включая турбулентность, перенос энергии и частиц, а также реакции синтеза D-T и D-D.
JET стал первой установкой в мире, достигшей воспламенения плазмы с использованием смеси дейтерия и трития. Эксперименты показывают, что суммарная термоядерная мощность может достигать порядка 16 МВт при вводимой мощности около 24 МВт, что позволяет изучать отношение выхода энергии к подведенной мощности (Q-value).
Особое внимание уделяется проблеме нагрузки на материалы: высокоэнергетические нейтроны, образующиеся в реакции D-T, вызывают эрозию и активацию стенок. Исследования на JET помогают оптимизировать материалы будущих ITER и DEMO, включая бериллий, вольфрам и специализированные сплавы для броневых плит.
JET играет ключевую роль в подготовке к ITER:
Эксперименты на JET предоставляют фундаментальные данные о поведении плазмы при высоких температурах и плотностях, позволяя делать прогнозы для ITER, DEMO и коммерческих термоядерных установок, обеспечивая шаги к практическому использованию термоядерной энергии.