Главная » Все новости » Зачем 35 стран строят самый большой термоядерный реактор

Зачем 35 стран строят самый большой термоядерный реактор

В 1985 году состоялась встреча глав США и СССР, в результате которой на свет появился экспериментальный проект термоядерного реактора ITER («путь»). Тысячи ученых и строителей в Провансе, Франция, готовят комплекс для научных экспериментов, способных приблизить человечество к созданию термоядерных электростанций. Об этом рассказывает Настоящее Время.

Теоретически такие электростанции могут быть в четыре раза эффективнее, чем атомные. Еще один огромный плюс термоядерных электростанций заключается в том, что их эксплуатация не вредит окружающей среде. Топливом для них может служить обычная морская вода, также они не оставляют после себя опасных радиоактивных отходов. Кроме того, термоядерные реакторы являются безопаснее ядерных, так как в них невозможна цепная реакция.

Сегодня над созданием термоядерных электростанций работает ряд стран: ЕС (46% расходов), США, Россия, Индия, Китай, Южная Корея и Япония (каждая – по 9%). Планируется, что ITER начнет работать к 2025 году. После переговоров Рональда Рейгана и Михаила Горбачева понадобилось сорок лет для реализации задуманного проекта.

Принцип работы термоядерного реактора

Суть термоядерной энергетики заключается в копировании процессов, происходящих внутри звезд, а именно — слияние ядра изотопов водорода при сверхвысоких температурах и давлении, в результате которого выделяется огромная энергия.

Достичь этого на Земле помогут специфические условия, которых можно достичь с помощью термоядерного реактора. В основе аппарата — токамак, по форме напоминающая бублик вакуумная камера с магнитными катушками. Первый токамак появился в СССР еще в 1960-х годах, но для ITER планируют построить самый большой токамак объемом 830 м3.

Сначала в токамак  запускают дейтерий и тритий, далее нагревают температуру более 150 миллионов градусов Цельсия. Газ превращается в плазму, которая удерживается от стенок магнитным полем и пропускают через нее ток. Данное магнитное поле достигается при помощи сверхпроводящие магниты, которые нужно охладить в вакуумной камере до практически абсолютного нуля – 268°C. Обеспечить бесперебойную работу в таких условиях — достаточно сложная инженерная задача.

Современные токамаки пока что не получается использовать для генерации, так как они выделяют меньше энергии, чем необходимо для нагрева системы. Эксперты считают, что за счет размеров (ITER по масштабам будет напоминать девятиэтажный дом) реактор сможет вырабатывать в десять раз больше энергии для нагрева плазмы.

Но современный термоядерный реактор не будет вырабатывать электричество, ведь вся энергия уйдет на нагрев токамака. Если запуск ITER в 2030 году пройдет успешно, то ученые приступят к работе над проектом термоядерного реактора для электростанций, DEMO – они должны появиться в 2040-50-х годах. Индия, Южная Корея, Россия и Япония также планируют построить такой реактор.

ITER нужен для того, чтобы показать, что современные технологии к строительству коммерческих термоядерных электростанций, а также с целью оценить их надежность и безопасность.

Готовность проекта — 63%

Через год после того, как правители встретились в Женеве и задумали совместную работу над проектом, был создан Евроатом, СССР, США и Японией подписали договор. Финальная версия ITER была утверждена в 2001 году.

В 2003 году к работе над ITER присоединились Япония и Южная Корея, еще через два года — Индия. Также в 2005 году было выбрано место дислокации реактора: окрестности Сен-Поль-ле-Дюранс в Провансе, Франция, близ научно-исследовательского центра ядерной энергетики Кадараш.

21 ноября 2006 года министры стран-участниц подписали Международное соглашение о строительстве ITER. Организация ITER Organization, ответственная за строительство, работу и последующий демонтаж реактора, в 2007 году приступила к работе.

В 2010 году стартовало строительство площадки, а страны-участницы начали работать над созданием элементов реактора. Так, Индия разрабатывает для проекта криостат, США — центральную магнитную катушку, ЕС и Корея создают вакуумную камеру, Китай с Россией поставляют сверхпроводники, часть катушек и различные электротехнические компоненты, Япония должна предоставить катушки тороидального поля.

В июне 2019 года было выполнено 63% всей работы. По сложности и масштабности работ термоядерный реактор превосходит даже Большой адронный коллайдер.

«Коллайдер – это всего лишь вакуумная установка, в которой ускоряется пучок протонов, это задача более простого уровня. ITER – это физика плазмы, а плазма – это столько степеней свободы, столько неустойчивостей, со всеми ними надо справиться. С точки зрения большого количества параметров, которые надо одновременно учитывать, ITER, конечно, намного более сложная проблема, чем коллайдер. Ну и ITER подороже», — рассказал глава российского агентства проекта ITER Анатолий Красильников.

ITER требует немало финансовых вложений.  В самом начале работы над проектом бюджет составлял 5 миллиардов евро, а к 2017 году превысил сумму в 20 миллиардов.

Другие проекты с токамаком

Термоядерный синтез может достигаться не только при помощи бублика-токамака. Способов достижения синтеза на сегодняшний день рассматривается более двух десятков. Наиболее приближенный аналог токамака — стелларатор, самой крупной и успешной версией которого на данный момент является немецкая Wendelstein 7-Х. Но по масштабу и силе она уступает ITER.

Стартап Commonwealth Fusion Systems подразумевает меньший и более дешевый, но в то же время менее эффективный аналог ITER под названием SPARC. Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций (National Ignition Facility) в США предлагает концепцию инерционного удержания.

Зачем нужен ITER и когда он будет готов

По мнению критиков, термоядерный синтез — достаточно сложный, трудоемкий и дорогой процесс. Вместо такого коммерчески неэффективного предприятия лучше вкладывать деньги в развитие современной энергетики. Но эксперты по работе над ITER уверяют, что нельзя отказываться от термоядерных реакций, которые являются более удачной альтернативой традиционным «грязным» источникам энергии.

Запуск реактора планируется на декабрь 2025 года, а полноценная работа — в 2035 году. Из-за различных возможных задержек сложно спрогнозировать дату окончания работы над проектом. По словам советского академика Льва Арцимовича, термоядерная энергетика  появится «тогда, когда она станет действительно необходима человечеству».

46