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

Число сбитых на подлете к Москве БПЛА выросло до 12
Темы дня

Россия лишает Украину остатков фронтовой авиации

Украина за сутки потеряла три истребителя МиГ-29, которые до сих пор остаются основой ее фронтовой авиации. Две машины были уничтожены на аэродроме в Николаевской области, еще одна рухнула в Полтавской области. Как говорят эксперты, для ВСУ это очень серьезный звонок. Россия достигла нового уровня разведки в реальном времени и вновь начала методично уничтожать самолеты противника на земле и в воздухе.

Отказ Кубы от социализма неправильно поняли

«Агрессия США усиливается из-за невозможности нас победить», – заявил президент Кубы Мигель Диас-Канель. В то же время кубинский парламент утвердил огромный пакет либеральных реформ, которые со стороны оценивают как переход к капитализму. Разве это не победа США?

Захарова ответила на желание Польши отнять здание российского генконсульства

Дмитриев объяснил работу кондиционеров только у руководства Еврокомиссии

Российские военные нашли способ борьбы с американскими дронами «Хорнет»

Новости

Эксперт: Ударом по «Самбекским высотам» Киев атаковал историческую память

Война Украины с российскими музеями – это война на уничтожение нашей исторической памяти и идентичности, сказал газете ВЗГЛЯД военный эксперт Александр Перенджиев. В субботу украинский беспилотник атаковал территорию музея «Самбекские высоты» в Ростовской области.

Вучич заявил об отставке через несколько недель

Выступая перед сотнями тысяч сторонников в Белграде, сербский лидер Александр Вучич анонсировал скорый уход в отставку ради проведения досрочных выборов.

Bloomberg: Ошибка разведки США привела к удару по школе в Иране

Трагедия в иранском городе Минаб с гибелью 175 человек произошла из-за серьезных системных просчетов при обмене данными внутри американских военных ведомств, отмечает Bloomberg.

Эстония заявила о необходимости усилить давление Евросоюза на Россию

Европе необходимо увеличить давление на Россию и расширить военную и финансовую поддержку киевского режима на фоне продолжающегося конфликта, заявил глава МИД Эстонии Маргус Цахкна.

ВС России изолировали гарнизон ВСУ в Константиновке

Украинская группировка оказалась в полной изоляции в Константиновке, а любые попытки ротации войск или эвакуации жестко пресекаются артиллерийским огнем, заявил командир 1-го Краснодарского гаубичного артиллерийского дивизиона «Южной» группировки с позывным Порог.

ГАИ анонсировала масштабные проверки водителей на российских дорогах

Российских водителей ждут массовые проверки на дорогах в период с 26 по 28 июня, пишут СМИ.

Лантратова: Вопрос по возвращению с Украины жителей Курской области закрыт

Вопрос по возвращению с Украины жителей Курской области закрыт, сообщила уполномоченный по правам человека в РФ Яна Лантратова.

ВС России поразили обеспечивающий ВСУ нефтеперерабатывающий завод в Запорожье

ВС России ударами «Гераней» поразили нефтеперерабатывающий завод, используемый в интересах ВСУ, в районе подконтрольного украинским войскам Запорожья, в результате возникло объемное горение, сообщило Министерство обороны.

Российские военные ликвидировали офицера украинских «рейнджеров»

В зоне проведения спецоперации российские военнослужащие уничтожили офицера шестого полка «Рейнджер» Сил специальных операций Украины Павла Антоненко, а также наемника из Грузии.

Бразильский «Ботафого» внезапно отказался от матчей в Москве

Бразильский футбольный клуб «Ботафого» в одностороннем порядке принял решение отказаться от поездки в Москву для участия в Братском кубке.

Axios: Трамп допустил отказ США от договоренностей Анкориджа

Американский лидер Дональд Трамп в ходе саммита G7 выразил готовность отменить «анкориджские договорённости», касающиеся российского контроля над Донбассом, сообщает Axios.

Профессор Диесен осудил программу НАТО по уничтожению тыловых авиабаз России

Профессор Университета Юго-Восточной Норвегии Гленн Диесен выразил обеспокоенность запуском программы Airfield Denial Challenge, направленной на уничтожение тыловых авиабаз России.
Мнения

Тимур Шерзад: «Катюше» исполнилось 85

Почему советская боевая машина реактивной артиллерии БМ-13, она же «Катюша», стала легендой – наравне с танком Т-34 или самым массовым боевым самолетом в истории авиации «Ил-2»?

Сергей Миркин: Зеленский и Нетаньяху – главные разжигатели войны

И для Зеленского, и для Нетаньяху на карту поставлено не только сохранение власти, но и, вероятно, свобода. Что они будут делать? Добиваться эскалации конфликтов.

Дмитрий Орехов: Чему Восток может научить Запад

Когда-то Запад, не стесняясь, выставлял всей планете свои требования. Теперь пора задуматься об ответных шагах. Если мы не будем мечтать сами, свои мечты нам обязательно навяжут другие.
Вопрос дня

Что за ветеран сидел рядом с Путиным на параде Победы