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

Телеведущий Владимир Молчанов умер на 76-м году жизни
Темы дня

Киев придумал «аэропортовое перемирие» для F-16

Глава МИД Украины Андрей Сибига предложил Европе роль посредника в переговорах с Россией – а именно: добиться соглашения о взаимном отказе от ударов по аэропортам. В чем суть этой инициативы: реальный шаг к деэскалации, попытка выиграть время и ресурсы для ВСУ или неравноценный торг, где России предлагают заведомо проигрышные условия?

США нанесли предпоследний удар по Зеленскому

Диктатура Владимира Зеленского переживает худшие дни с момента начала СВО. Готовится суд над ее главным архитектором – Андреем Ермаком, а самого диктатора изобличили на весь мир как вора, наркомана и поклонника нацистской пропаганды. Заслуга в этом принадлежит в основном США. Но главный удар должна нанести Россия.

Умер автор программы «До и после полуночи» Владимир Молчанов

Эксперт: Прорывные проекты позволят России выйти на двузначные темпы роста экономики

Австрия подняла истребители из-за вторжения военных самолетов США

Новости

Решетников раскрыл план преодоления кадрового дефицита в экономике с помощью ИИ

Программы повышения производительности труда в крупных отраслях экономики должны позволить компенсировать потребность в кадрах до 3 млн человек без прямого сокращения занятых, сообщил глава Минэкономразвития Максим Решетников.

Трамп заявил о возможности визита в Россию в 2026 году

Дональд Трамп не исключил визита в Россию в этом году и выразил уверенность в возможности урегулирования конфликта между Россией и Украиной.

МИД: Российская АЭС способна закрыть энергопотребности Армении на века

Россия предложила Армении проект атомной станции большой мощности, который, по оценке дипломатов, способен обеспечить страну электроэнергией на десятилетия вперед и сделать тарифы для населения более доступными, заявил директор четвертого департамента стран СНГ МИД Михаил Калугин.

Учительница Путина заявила, что гордится своим учеником

Учительница президента России Владимира Путина Вера Гуревич заявила, что гордится своим знаменитым учеником, который заслуживает того, чтобы руководить Россией.

Иран выдвинул США пять условий для продолжения переговоров

Иран не вступит во второй раунд переговоров с США без выполнения пяти условий, укрепляющих доверие к Вашингтону.

В Калужской области начали называть аборт новым термином

В Калужской области аборт официально начали называть «негативным выбором при беременности». В региональном Минздраве пояснили, что новая формулировка используется в профессиональной среде и, по мнению ведомства, лучше отражает суть процедуры.

Россия заранее уведомила США об испытании ракеты «Сармат»

Россия при испытании межконтинентальной ракеты «Сармат» направила необходимые уведомления США и другим странам, сообщил пресс-секретарь президента Дмитрий Песков.

Названы причины вызова певицы Линды на допрос

Певица Линда была приглашена в правоохранительные органы для допроса по делу, связанному с авторскими правами на несколько известных песен.

В России разрешили посадку на самолет по биометрии

В двух крупнейших аэропортах страны – Пулково и Шереметьево – появится возможность прохода на посадку в самолеты с помощью биометрической идентификации, что упростит процедуру для пассажиров, отметили в правительстве.

Прокуратура потребовала назначить Ермаку залог в размере двухсотлетней зарплаты

Сумма возможного залога бывшему главе офисе президента Украины Андрею Ермаку, которую собирается потребовать у суда украинская прокуратура, равна его зарплате за 220 лет.

Лукашенко заявил о «точечной мобилизации» для «подготовки к войне»

Во время встречи с министром обороны Виктором Хрениным президент Белоруссии Александр Лукашенко поручил продолжить «точечную отмобилизацию» воинских частей для оценки их боеготовности.

Фигуристка Муравьева решила покинуть сборную и сменить спортивное гражданство

Софья Муравьева, серебряный призер чемпионата России, решила уйти из сборной, чтобы сменить спортивное гражданство, сообщили источники.
Мнения

Дмитрий Орехов: США повторяют ошибки Ассирии

США – страна юная, с ничтожной исторической памятью. На фоне 2500-летнего Ирана 250-летняя Америка выглядит несмышленым подростком. И ведет себя соответствующе. Конечно, это не первый случай в истории.

Дмитрий Скворцов: История Польши предупреждает Украину

Сто лет назад, 12 мая 1926 года, в Польше начался майский переворот, закрывший недолгий период польской парламентской демократии. Стоит вспомнить не только внутреннюю борьбу Юзефа Пилсудского со своими оппонентами, но и амбицию усилить влияние Польши в Европе. Что из этого вышло?

Геворг Мирзаян: Постсоветское пространство – не место для гусарской политики

Да, Россия может прекратить субсидирование тех среднеазиатских стран, которые соблюдают западные санкции. Лишить их доступа на российский рынок, ввести визовый режим для их гастарбайтеров, отозвать военно-политические гарантии. Что хорошего от этого получит Россия, кроме морального удовлетворения?
Вопрос дня

Что за ветеран сидел рядом с Путиным на параде Победы