19.03.2012 | Андрей Резниченко

Синтез будущего

Фото: wikimedia.org

Пока эксперты спорят, на сколько лет хватит человечеству запасов нефти и газа, проект создания Международного экспериментального термоядерного реактора перешел в стадию практической реализации. И Россия играет в нем не последнюю роль.

Пока эксперты спорят, на сколько лет хватит человечеству запасов нефти и газа, проект создания Международного экспериментального термоядерного реактора перешел в стадию практической реализации. И Россия играет в нем не последнюю роль.

   Все специалисты сходятся в том, что рано или поздно мы подойдем к границе необратимого истощения углеводородных ресурсов Земли. Поэтому ученые ведущих стран мира уже давно задумались над созданием нового источника энергии, экологически чистого и безопасного с точки зрения эксплуатации. Много говорят об использовании так называемых альтернативных видов энергии - фотовольтаики, ветроэнергетики и гидроэнергетики. Но очевидно, что в силу своих свойств данные направления могут выступить лишь в роли вспомогательных источников энергоснабжения. В качестве долгосрочной перспективы человечества можно рассматривать только энергетику на основе ядерных реакций. И в этой области Россия находится отнюдь не в хвосте. Знания и опыт в области управляемого термоядерного синтеза (УТС), полученные в нашей стране, легли в основу проекта, являющегося без преувеличения энергетической надеждой человечества, - Международного экспериментального термоядерного реактора (ИТЭР, ITER), который возводится в Кадараше (Франция). В 2011 году проект "перешел Рубикон": на площадке началось реальное строительство.
   Начало проекту было положено еще в 1985 году. Тогда академик Евгений Велихов от имени СССР предложил ученым Европы, США и Японии вместе создать термоядерный реактор. И уже в 1986 году в Женеве было достигнуто соглашение о проектировании установки, получившей в дальнейшем имя ИТЭР. В 1992 году партнеры подписали четырехстороннее соглашение о разработке инженерного проекта реактора. Первый этап строительства по плану должен завершиться к 2020 году, когда запланировано получить первую плазму.
   Реактор ИТЭР не зря называют энергетическим будущим человечества. Практически ученые-атомщики пытаются начать производство энергии "из воды". Исходным сырьем являются на самом деле неисчерпаемые изотопы водорода. При непрерывной работе термоядерного реактора в течение одного года с мощностью 500 МВт потребление трития из внешних источников составит всего 20 кг. Это фантастический показатель по сравнению с современными урановыми реакторами. Термоядерный реактор не выбрасывает СО2 и не нарабатывает "тяжелые" радиоактивные отходы. Его можно ставить где угодно, в любом месте, так как при любом существенном повреждении реактора плазма просто исчезает, на ИТЭР физически невозможен взрыв реактора.
   ИТЭР строят на территории Франции практически всем миром - участвуют страны ЕС, Швейцария, Китай, Индия, Япония, Южная Корея, Россия и США. Соглашение о сооружении установки было подписано в 2006 году. Страны Европы вносят около 50% объема финансирования проекта, на долю России от общей суммы приходится примерно 10%, которые будут внесены в форме высокотехнологичного оборудования. Но не стоит забывать и о том, что сама технология ИТЭР базируется на созданном еще советскими учеными реакторе "токамак".
   Почему сооружение реактора ведется силами всего мирового научного сообщества, ведь есть успешные национальные проекты, к примеру, в России, США, Китае, Индии и Японии? Дело в том, что многие технологии, которые планируется использовать при возведении ИТЭР, не принадлежат сразу всем странам. Не может одно, даже самое высокоразвитое в научно-техническом плане, государство иметь технологии высшего мирового уровня сразу во всех областях техники, применяемой в таком высокотехнологичном и прорывном проекте, как термоядерный реактор. Поэтому еще в самом начале проекта страны-партнеры пришли к договоренностям о том, кто и что будет поставлять на площадку, что это должна быть не просто кооперация в инжиниринге, а возможность для каждого из партнеров получить новые технологии от других участников, чтобы в будущем развивать их у себя самостоятельно.
   Россия взяла на себя обязательство произвести 20 систем для международного реактора. К примеру, в нашей стране изготавливается 100% верхних патрубков для ИТЭР. Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры имени Д.В. Ефремова госкорпорации Росатом создает верхние патрубки вакуумной камеpы и центральную сборку дивеpтоpа, системы электpопитания, элементы первой стенки будущей установки. Основным российским поставщиком сверхпроводящих материалов для международного термоядерного реактора является Чепецкий механический завод, входящий в топливную компанию Росатома "ТВЭЛ". Для ИТЭР отечественные атомщики должны поставить около 20% сверхпроводящих стрендов, что означает возрождение промышленного производства сверхпроводниковых стрендов в стране. Конечно, производство сверхпроводников есть и в других странах, но в России, несмотря на все исторические сложности, оно на данный момент является наиболее удовлетворяющим проект ИТЭР. Еще одна технология, в которой мы бесспорные лидеры, - производство из бериллия первой стенки термоядерного реактора, той самой, что смотрит непосредственно на плазму и принимает на себя все излучение, "летящее" от плазмы. Россия должна изготовить 40% этого элемента ИТЭР. Решают данную задачу в росатомовских НИИЭФА и ОАО "НИКИЭТ им. Н.А. Доллежаля". Россия также создает девять систем диагностики ИТЭР. НИЦ "Курчатовский институт", например, разрабатывает диагностику спектрометрии водородных линий.
   Другой ведущий российский научный центр, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, разрабатывает еще одну систему диагностики - спектрометрию атомов перезарядки, вылетающих из плазмы. Активная спектрометрия, которая регистрирует излучение, возникающее при перезарядке ионов плазмы на атомах диагностического пучка, создается в Проектном центре ИТЭР и ГНЦ "Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований" (ТРИНИТИ). Здесь изюминка в том, что подобные приборы мы традиционно создаем в кооперации с белорусскими учеными, это уникальное оборудование, ему аналогов в мире просто нет. Проектный центр ИТЭР совместно с ГНЦ РФ ТРИНИТИ и Всероссийским научно-исследовательским институтом технической физики и автоматики создает две системы нейтронной диагностики, которые будут использоваться для управления термоядерного горения плазмы ИТЭР. Институт прикладной физики РАН поставит для проекта гиротроны - уникальные СВЧ-приборы, генераторы микроволнового излучения на частоте 170 ГГц единичной мощностью 1 МВт для системы нагрева и стабилизации плазмы. Помимо уже названных обязательств по проекту наша страна должна изготовить установки для ряда испытаний, в том числе криостаты для холодных испытаний проводников.
   Во время мартовского визита в "Курчатовский институт" руководства организации ИТЭР во главе с генеральным директором организации ОсамуМутоджима было подписано соглашение о том, что Россия поставит для ИТЭР систему диагностики плазмы, разработанную в петербургском Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе. "Мы начали разрабатывать эту систему 50 лет назад, она использовалась еще в первых советских токамаках, а затем завоевала признание во всем мире и применялась на термоядерных установках во многих странах", - говорит представитель разработчика, директор отделения физики плазмы ФТИ имени Иоффе Михаил Петров.
   ФТИ создаст установку для контроля соотношения дейтерия и трития в плазме внутри реактора. Этот параметр критически важен для эффективной работы ИТЭР. Кроме того, этот прибор будет контролировать ионный состав плазмы; он будет поставлен в 2016 году. Осаму Мутоджима выразил надежду, что Россия расширит свое участие в реализации проекта. По его словам, сейчас от Российской Федерации в проекте участвуют 23 российских специалиста, а в перспективе будет участвовать 45 человек. "Я хорошо знаю опыт работы и уровень российских специалистов. Поэтому я все время обращаюсь к своим европейским коллегам: давайте больше привлекать российских специалистов", - сказал Мутоджима. Он отметил, что сейчас 60% специалистов, работающих в проекте, - представители ЕС, однако их доля постепенно уменьшается. Гендиректор проекта заявил, что он приветствовал бы более широкое участие в проекте молодых специалистов, в том числе из России.
   Что даст России участие в проекте Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР)? С одной стороны, технология реактора российская - и, таким образом, еще раз будет признан научный приоритет нашей страны в перспективном направлении. С другой стороны, сотрудничество в ИТЭР приведет к развитию в нашей стране передовых промышленных технологий. И самое главное, мы получим технологию строительства энергореактора будущего и созданную на его базе электростанцию, что позволит решить глобальную задачу обеспечения страны энергоснабжением на необозримое будущее.

КОНТЕКСТ

01.06.2016

Банкротства на инновациях

Солнечная энергетика становится рискованным бизнесом, что не мешает ей бурно развиваться

18.04.2015

Путин заявил о готовности России сотрудничать с любым президентом США

Путин заявил о готовности России сотрудничать с любым президентом США

22.02.2015

Россия и Италия намерены возобновить сотрудничество в оборонной сфере

Россия и Италия намерены возобновить сотрудничество в оборонной сфере

24СМИ