Энергия звезд

Во Франции готовятся к новому этапу строительства термоядерного реактора ИТЭР 

Готовность самого масштабного в мире научного проекта уже 62%

Самый большой в мире экспериментальный термоядерный реактор уже 13 год строится на юге Франции, именно он призван дать человечеству новый источник чистой энергии. Масштабы ИТЭР поражают. Большая стройка идет всего в нескольких десятках километров от древнего города. Самый крупный научный проект в истории человечества, самая горячая плазма в мире, самая сложная в мире магнитная система – все это термоядерный реактор в Провансе.

АККО МААС (Ученый инженер, ITER): «Чем мы здесь занимаемся? Мы пытаемся поместить Солнце в коробку. Процесс, который происходит на Солнце и других звездах, заключается в объединении атомов, термоядерном синтезе. То же самое мы пытаемся сделать в реакторе ITER».

АНАТОЛИЙ КРАСИЛЬНИКОВ (Директор «Проектный центр ИТЭР»): «Это первая плазменная установка, в которой разогрев плазмы будет осуществляться альфа частицами, которые сами же в этой плазме и рождаются в результате термоядерного синтеза. Плазма будет сама себя поддерживать продуктами термоядерных реакций, которые внутри нее происходят. Это уникальное свойство, человечество такого инструмента в руках еще не держало».

Образцовый пример термоядерного синтеза – звезды. Здесь синтез проходит без посторонней помощи, но возможно ли это на Земле. Ученые говорят, что да, но для этого нужны особые условия и очень много энергии. Чтобы получить управляемый термоядерный синтез, нужно заставить ядра изотопов водорода, а именно дейтерия и трития слиться. В результате получаем гелий и огромное количество энергии. Для этого топливо в реакторе сначала превратят в плазму и разогреют при определенных условиях до 300 млн. градусов, это в десятки раз больше температуры внутри Солнца.

МАРК ХЕНДЕРСОН (Руководитель секции электронно-циклотронного нагрева): «Прямо за этой дверью будет находиться ТОКАМАК. Мы не можем туда входить, потому что на стены наносится специальное покрытие. Оно очень токсичное. Кстати, вы знаете, что ТОКАМАК – это по сути русское изобретение?». Американец Марк Хендерсон не говорит по-русски, но знает расшифровку слова ТОКАМАК. Именно советские физики в свое время ближе всех подошли к разгадке управляемого термояда. Только мощное магнитное поле, которое можно создать в ТОКАМАКЕ, удержит плазму.

МАРК ХЕНДЕРСОН (Руководитель секции электронно-циклотронного нагрева): «Русские очень скромные, если изъять всех российских физиков и инженеров из этого проекта, останется зияющая дыра, пробел в опыте и знаниях. Ничего бы этого не было. Источник микроволн, так называемый гиротрон, был изобретен и разработан в России. Сегодня лучшие производители гиротронов находятся в Нижнем Новгороде».

Термоядерный реактор – международный проект, в нем 7 основных участников. Это Евросоюз, Россия, Китай, Япония, США, Индия, Корея. У всех равные права, вклад делают не столько деньгами, сколько технологиями. Каждая страна производит свою часть оборудования.

ИГОРЬ РОДИН (Заместитель генерального директора по термоядерным и магнитным технологиям АО «НИИЭФА»): «Задача всеобщего развития. Технологии должны принадлежать всем. Конечный результат будет еще не скоро, но в процессе создания подобных установок мы имеем возможность разработать новые технологии». У России действительно одни из лучших проводники, гиротроны для разогрева плазмы, многие другие комплектующие.

АНДРЕЙ МЕДНИКОВ (Главный инженер проекта «Катушка ПФ1»): «Важная особенность – данная катушка никогда не будет испытана в рабочих условиях до установки в реактор. Нет такой лаборатории, такого испытательного стенда. Важно в рамках стадии квалификации, изготовления проводить многократный контроль этого процесса».

Специалисты называют огромные конструкции из сверхпроводников «галетами». Из них соберут самые большие в мире магнитные катушки. Когда внутри реактора будет плюс 300 миллионов градусов, сверхпроводиники будут работать при температуре минус 268 градусов.

АНДРЕЙ МЕДНИКОВ (Главный инженер проекта «Катушка ПФ1»): «На этом участке проходит последняя операция перед сборкой. Это установка контактных соединений».

Магнитная система проекта самая сложная в мире. Только на разработку ушло 15 лет. Отдельная проблема – изготовить гигантские магнитные катушки. Чтобы разработать одну из них, в Санкт-Петербурге пришлось переоборудовать цех судостроительной верфи. Монтаж идет прямо на понтоне, который будет транспортировать катушку весом более 200 тонн в порт Санкт-Петербурга. Магниты – это ключевая часть конструкции будущего реактора. Всего их будет 48. Основные -18 катушек тороидального поля и 6 катушек полоидального поля, они напоминают кольцо. Одна такая катушка своим полем может удержать поезд или корабль весом в 30 тыясч тонн.

АККО МААС (Ученый инженер, ITER): «Очень трудно сравнить эту магнитную систему с чем-то другим. Она очень сложная, магниты повсюду. Есть даже магниты, которые позволяют устранять небольшие неточности, так как магнитные поля несовершенны. Но мы знаем, как с этим работать благодаря русскому изобретению ТОКАМАК».

4 самые крупные катушки наматывают прямо на площадке строительства во Франции, для чего построили специальный цех. Комплектующие поменьше производят в России и Китае, наша катушка одна из самых маленьких – 225 тонн весом и больше 8 метров в диаметре. Она будет венчать всю магнитную систему ТОКАМАК.

АЛЕКСАНДР АЛЕКСЕЕВ (Руководитель Департамента инженерии токамака):«Изготавливать катушки меньше диаметра сложнее, чем большого, потому что необходимо гнуть сверхпроводящий кабель массивного сечения».

Тридцать метров в диаметре, еще тридцать метров в высоту. Это будет самый большой компонент ТОКАМАКА – криостат. Это лишь один из его сегментов. По сути, это огромный термос, где внутри будет находиться реактор. Это тоже продукт международного сотрудничества. Комплектующие производила Индия, а собирает японская компания. Получается не всегда, поэтому срок строительства уже не раз сдвигался. Разработчики говорят, что недооценили техническую сложность проекта. Но сегодня удалось войти в график, сегодня ИТЭР готов на 60%, чуть больше, чем через год, начнется большая сборка. 

АЛЕКСАНДР АЛЕКСЕЕВ (Руководитель Департамента инженерии токамака): «Сектора вакуумной камеры и катушки плюс тепловой экран будут собираться, далее с помощью двух кранов общей мощностью 1,5 тысячи тонн это все будет перемещаться. Стена, которую вы видите, временно разделяет два здания – здание, где расположен ТОКАМАК, и здание сборки»

. Во время работы этого гигантского реактора с объемом вакуумной камеры 850 кубометров внутри него будет находиться не больше 1 грамма топлива. Специалисты говорят, что энергия – это свобода, если есть энергия, можно сделать многое. Преимущество термоядерной энергии в том, что ее нужно немного, и она есть повсюду. Поэтому все политические разногласия, например из-за нефти, могут разрешиться. Первые эксперименты на реакторе запланированы в 2025 году, строительство первого коммерческого термоядерного реактора – не раньше 2040 года.

/"Россия 24"/

По материалам: рассылка Центра мониторинга и анализа Росатома

  Опубликовано: 6 июня 2019