Общество

25 мая 2006, 16:15

Начата разработка термоядерного суперреактора

Участники проекта Международного термоядерного экспериментального реактора «ИТЭР» – Россия, ЕС, США, Китай, Япония, Южная Корея и Индия – намерены «приложить усилия для начала его строительства» уже в 2007 году. Об этом говорится в парафированном в Брюсселе соглашении о создании первого в истории человечества термоядерного реактора.

По расчетам на строительство реактора потребуется 9 лет, передает ТАСС. Дата подписания соглашения пока не определена, однако участники проекта надеются подписать его уже в 2006 году, после чего соглашение должно пройти ратификацию.

Грамм равен тонне

На единицу веса термоядерного топлива приходится в 10 млн. раз больше энергии, чем при сгорании органического топлива

Примечателен факт, что будущий реактор будет построен по схеме «Токамак» («Торидальная камера с магнитным полем, кольцевая»), НИОКР по которой в нашей стране ведутся с 1954 года главным образом в отделении физики плазмы (ОФП) Института атомной энергии им. Курчатова. Что же представляет собой эта установка? Это пустотелый тор («бублик»), наполненный смесью изотопов водорода: дейтерия и трития.

Внутри тора создаются условия для нагревания газов до температуры начала термоядерной реакции – 10-15 млн. градусов Кельвина (как считается, такие температуры существуют в ядрах звезд), после чего в результате слияния ядер дейтерия и трития образуется очень неустойчивый атом, который, почти мгновенно распадаясь, дает альфа-частицу и нейтрон, При этом на единицу веса термоядерного топлива приходится в 10 млн. раз больше энергии, чем при сгорании органического топлива, и примерно в 100 раз больше, чем при расщеплении ядер урана.

Само же термоядерное топливо практически бесплатно: дейтерий, который почти не встречается в природе, научились получать в достаточном количестве, а тритий образуется в самом реакторе из третьего по счету химического элемента – лития, запасы которого на Земле в 23 раза превышают разведанные запасы органического топлива.

Таким образом, в термоядерных реакциях, в том числе в токамаках, будет, по существу, «сжигаться» литий, один грамм которого в этом случае соответствует тонне условного топлива. При этом достигается значительно большая экологическая безопасность, чем при работе АЭС, так как радиоактивность дейтерия не превышает естественного фона местности, а тритий участвует в реакции в очень незначительных количествах.

Так в чем же дело? Почему такие замечательные установки еще не обеспечили весь мир потоками практически даровой энергии? Дело в физике процессов, происходящих в плазменном «бублике». Дабы электрически заряженные частицы не разлетались из зоны реакции и не остывали, касаясь стенок камеры, их «собирают в жгут», изолируют от камеры магнитным полем.

Однако выяснилось, что в тороидальном поле частицы за каждый оборот будут смещаться из области более сильной напряженности магнитного поля (внутренний периметр тороида) в область слабой напряженности (внешний периметр) и вся плазма «выльется» на внешнюю стенку камеры, не успев разогреться до термоядерных температур.

Для того чтобы этого не случилось, силовые линии магнитного поля (вдоль которых, как известно, двигаются частицы) надо завить по спирали. Двадцать лет спустя эта работа, завершившаяся созданием в СССР специальных приборов – гиротронов, – сыграла историческую роль и стала одной из основ теории токамаков.

По ходу работы проявлялись все новые «причуды» поведения плазмы в замкнутых системах (неустойчивость срыва, неравномерность сечений электронных пучков), которые не согласовывались с классической теорией. Наконец к 1965 году основная часть теоретических проблем была успешно решена советскими учеными Р. З. Садеевым, А. А. Галеевым и Л. М. Коврижных.

Условия окупаемости

Токомак JET

Но не случайно великий бард спел в свое время, «что с этою плазмою дойдешь до маразма ты». Для получения полезной энергии в реакциях ядерного синтеза надо последовательно достичь двух пороговых условий: «зажигания» реакции и самостоятельного, самоподдерживающегося синтеза, уже не требующего внешнего «подогрева». Кроме того, необходима определенная плотность и время существования плазмы при данной температуре. Необходимы были натурные эксперименты: подбор формы и размеров камеры, материалов стенок, условий подогрева плазмы – короче говоря, были необходимы действующие образцы установок, и в большом количестве.

А дело это очень дорогое, к тому же высокорискованное – вдруг коварная плазма «выкинет еще один фортель»? Кое-какие успехи на этом пути высокоразвитыми странами были достигнуты. Потратив около 1,5 млрд. долларов на самый крупный в мире, созданный организацией «Евратом» в Великобритании, токомак JET (Joint Europeus Tor) и затратив на его разогрев 52 МВт электроэнергии, на выходе ученые получили мощность всего на 0,2 МВт выше затраченной, при этом реакция гасла, как только заканчивался подогрев, – но это был успех!

На очереди стояла этапная задача: самоподдержание реакции на таком уровне, чтобы отношение полезного выхода энергии к затраченной (обозначается Q) было больше или по крайней мере равно единице: Q = 1. Это условие – серьезный этап отработки всех элементов системы на пути создания коммерческого реактора с Q = 5. По имеющимся оценкам лишь при этом значении Q достигается самоокупаемость термоядерного энергоисточника, когда окупаются затраты на все обслуживающие процессы, включая и социально-бытовые затраты.

Собственно, ИТЕР и есть тот самый последний и решающий шаг на пути к термоядерной реакции. Все последующие промышленные установки будут строиться с учетом находок и решений, отработанных на ИТЕР и по его образцу. Уже на первом этапе предполагается, что отдаваемая мощность опытной установки составит 500 МВт. Осуществить проект еще несколько лет назад мешали две основные проблемы – амбиции государств-участников и финансовые проблемы: оценочная стоимость строительства составляет на сегодня около 4,5 млрд. евро.

Причем, по словам генерального директора ФГУП «Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д. В. Ефремова» (НИИЭФА) Олега Филатова, который является руководителем проекта «ИТЭР» в России, доля участия нашей страны в проекте составляет 10%. Причем наши российские 10% – это не денежный вклад. Это освоение денег здесь, в нашей российской промышленности, и поставка готовых элементов, компонентов реактора на площадку строительства.

И хотя технический проект «ИТЕР» был разработан еще в 2001 году, вопрос о площадке оставался самым больным. Но в последние три года между участниками проекта шла активная дискуссия о месте строительства. Япония, Южная Корея и США добивались возведения реактора в Японии, тогда как Россия, ЕС и Китай выступали за европейскую площадку.

Окончательное решение было принято летом 2005 года на министерской встрече в Москве, когда была достигнута договоренность начать строительство реактора во французском ядерном центре Кадараш, расположенном под Марселем. Теперь остается надеяться, что рукотворное солнце, способное обеспечить человечество энергией на миллиарды лет, загорится точно в срок.

Текст: Геннадий Нечаев

Вам может быть интересно

За ночь над Россией нейтрализовали 502 дрона ВСУ
Темы дня

Россиянам легализовали покупку криптовалюты

Центробанк выбрал три криптовалюты, которые достойны стать предметом торгов на российской бирже. Российские власти долго сопротивлялись тому, чтобы дать массовый доступ к крипте, на которой можно потерять огромное состояние за один день. Что это за разрешенные валюты и почему власти дали им зеленый свет?

Украинская ПВО перестала считать российские ракеты

Украина перестала раскрывать данные о количестве обнаруженных российских ракет, выпущенных по объектам ВСУ. Решение последовало после недавнего удара, в ходе которого украинская ПВО, по сообщениям местных СМИ, не смогла перехватить ни одной ракеты. Поэтому, как считают эксперты, в Киеве решили молчать – так о проблемах ПВО не узнают и западные партнеры, и собственное население. Но насколько такая тактика эффективна?

Трамп раскрыл схему продажи оружия Украине

Эксперты назвали лучший букет для учителя на 1 сентября

Русский характер сломал игру украинского ЦИПсО

Новости

Yandex Pay исчез из магазина приложений App Store

Сервис Yandex Pay (Яндекс Пэй) сообщил об исчезновении возможности скачать приложение на устройства Apple, так как App Store его удалил, однако установленные ранее версии продолжают работать.

Трамп похвастался полным контролем над Ормузским проливом

Президент США Дональд Трамп заявил во вторник, что не доверяет Ирану, и заверил, что в настоящее время США осуществляют «полный контроль» над Ормузским проливом.

КНДР запустила баллистическую ракету в море

Северная Корея в среду запустила баллистическую ракету в сторону моря у восточного побережья Корейского полуострова, сообщило агентство Reuters со ссылкой на южнокорейское военное ведомство.

Потребление хлеба в России упало до рекордного минимума

В прошлом году средний объем съеденного россиянами хлеба составил рекордно низкие 34,8 килограмма на человека, продемонстрировав минимальное значение с 2006 года.

Сын Усольцевой предположил побег пропавшей семьи в Калифорнию

Исчезнувшая в лесах Красноярского края осенью прошлого года семья Усольцевых могла скрыться на территории Соединенных Штатов у бывшей жены главы семейства, заявил сын пропавшей Даниил Баталов.

При атаке дронов на Кубань погиб восьмилетний ребенок

В результате ночной атаки украинских беспилотников на Краснодарский край погибли восьмилетний ребенок и мужчина, еще 13 человек получили ранения, сообщил глава региона Вениамин Кондратьев.

Путин прибыл на учения Тихоокеанского флота

Президент России Владимир Путин прибыл в Южно-Сахалинск для участия в завершающей стадии учений Тихоокеанского флота (ТОФ), сообщила пресс-служба Кремля.

Родителям разрешили оспаривать оценки за поведение детей

В грядущем учебном году родители смогут обжаловать оценку за поведение школьников через специальную комиссию по урегулированию споров между участниками образовательных отношений, следует из письма Минпросвещения.

США завершили первые ключевые испытания системы ПРО «Золотой купол»

Американские компании успешно испытали космические аппараты для системы ПРО «Золотой купол» стоимостью 185 млрд долларов, сообщает Bloomberg.

Пилот выжил при падении Ан-2 в Самарской области

Пилота рухнувшего во время орошения полей легкомоторного борта в Самарской области экстренно доставляют в областную больницу для оказания специализированной медицинской помощи, сообщили в областном правительстве.

За ночь над Россией нейтрализовали 502 дрона ВСУ

В ночь со вторника на среду над страной перехватили и уничтожили 502 украинских беспилотных летательных аппарата, сообщило Минобороны.

Специалисты по русскому языку подтвердили статус глагола «ложить»

Специалисты по русскому языку подтвердили статус грубой речевой ошибки для бесприставочного глагола «ложить», отказавшись смягчать правила его употребления вслед за другими разговорными формами.
Мнения

Глеб Простаков: Искусственный интеллект как стоп-кран для бизнеса

Все чаще инструмент, призванный убирать уязвимости, при прямолинейном использовании сам становится убийцей сделок. Это не интеллект, а безжалостная лупа: в умелых руках помогает видеть детали, в неумелых – разглядывает молекулы, забывая о живой плоти коммерции.

Сергей Худиев: Равенство мужчин и женщин придумали до феминисток

Вера в равное достоинство мужчины и женщины – это зрелый плод христианской цивилизации, а не что-то недавно придуманное какими-то либералами.

Федор Лукьянов: Большинство живущих такую Германию еще не видели

Страница мировых войн XX века для немцев, вероятно, перевернута. И внешние партнеры против этого, по сути, не возражают.
Вопрос дня

Что за ветеран сидел рядом с Путиным на параде Победы