NECESSITY OF RELIABILITY ENHANCEMENT FOR FORCED COOLED SUPER-CONDUCTING MAGNET SYSTEMS

Сверхпроводящие магниты (СМ) для термоядерных установок последних поколений, как правило, имеют принудительное охлаждение, позволяющее сделать надёжную изоляцию катушек, применяя технологию «вакуумирование—пропитка под давлением» (ВПД). Для СМ этого типа характерно большое количество гелиевых, токовых и диагностических коммуникаций вокруг магнита. При быстрых изменениях тока на них наводится высокое напряжение. Эти коммуникации расположены в вакууме криостата, который обеспечивает их изоляцию. Однако вакуум может быть нарушен, и тогда одновременно теряются его теплои электроизоляционные свойства. При этом магнит переходит в нормальное состояние, включается защитный вывод тока при высоком напряжении, которое вызывает пробой, переходящий в электрическую дугу. Пробой также может произойти, когда нарушение вакуума сопровождает переход СМ в нормальное состояние по иной причине или когда напряжение на выводах магнита токамака наводится при получении плазмы, управлении её равновесием и формой, росте или срыве тока в ней. Подобные аварии произошли в шести СМ токамаков с принудительным охлаждением 17 раз. Причём все пробои начинались на коммуникациях, изоляция которых делалась обмоткой изоляционными лентами разных типов, но без применения технологии ВПД, используемой лишь в катушках. Столь многочисленные аварии показывают, что на всех внутренних коммуникациях СМ нужна такая же надёжная изоляция, как на самих катушках. Для этого над ними должны быть установлены вакуумно-плотные заземлённые чехлы из нержавеющей стали с зазором, заполненным твёрдым изоляционным материалом, например, по технологии ВПД или замерзшим азотом. Это позволит сделать изоляцию внутренних коммуникаций СМ надёжной и не зависящей от условий в криостате, а также облегчит и ускорит её испытания. Кроме того, чехлы исключат течи гелия в криостат, создавая второй вакуумно-плотный барьер, позволяющий искать и устранять течи гелия на собранном магните, что значительно увеличит надёжность магнитной системы и позволит избежать необходимости испытаний всех катушек до сборки.