РОССИЯ : Укрощение темоядерного топлива

Подписаться
Юрий Зайцев, эксперт Института космических исследований РАН)

Юрий Зайцев, эксперт Института космических исследований РАН)

- По экспертным оценкам, где-то около 2050 г. энергетика, базирующаяся на использовании органического топлива, окажется в глубоком кризисе. Произойдет это не только из-за полного исчерпания нефти и газа. Выбросы углекислого газа, которые уже сегодня составляют 5,5 гекатонны в год, возрастут, по оценкам в два раза. А это уже критическая величина, превышение которой радикальным образом изменит тепловой баланс Земли.

Так или иначе, но уже сегодня развитие экономики должно все больше ориентироваться на альтернативные и более экологически приемлемые источники энергии. В первую очередь это атомная энергетика на основе новых типов реакторов деления и термоядерных реакторов на основе ядерного синтеза. Последние наиболее экологически привлекательны, поскольку протекающие в них реакции абсолютно  "чистые".  Они безопасны для населения даже при самых тяжелых авариях, а потому их можно размещать в любых, в том числе густонаселенных регионах. Не вызовут они и пристального внимания террористов.

Возможность получения энергии с помощью ядерного синтеза была продемонстрирована  советскими и американскими специалистами еще в начале 1950-х годов при испытании водородных бомб. С тех пор усилия ученых многих стран были направлены на разработку научных основ и систем управляемого термоядерного синтеза. Цель исследований - добиться слияния легких атомных ядер, например дейтерия и трития, с выделением энергии. Если это удастся сделать, то человечество на долгую перспективу будет обеспечено практически неисчерпаемыми и безопасными источниками энергии.

Однако сложности, связанные с зажиганием и контролем реакции синтеза, оказались колоссальными.  По словам российского академика Льва Арцимовича, проблема управляемого термоядерного синтеза по своей сложности превосходила все научно-технические проблемы, порожденные успехами естествознания в ХХ веке. В  итоге в ушедшем столетии термоядерный реактор создать не удалось. Более того, после периода "кавалерийской атаки" интерес к этой проблеме стал постепенно угасать. И лишь в последние годы работы в области термоядерного синтеза вновь активизировались во всем мире.

Сегодня исследования по термояду ведутся  во многих институтах Российской академии наук, Минатома, Минпромнауки, Курчатовском институте и ряде  лабораторий институтов российской высшей школы.  Особенности проблемы управляемого термоядерного синтеза  способствовали налаживанию широкого международного сотрудничества по этой тематике. Причем именно Советский Союз был инициатором совместных работ в этой недавно еще сугубо  закрытой области исследований.


В 1988 году по инициативе  нашей страны было    начато проектирование первого экспериментального реактора-токамака. Четыре участника программы - СССР (ныне Россия), США, Европейский Союз и Япония - образовали структуру, позволившую быстро и эффективного создать  проект этой установки. Успеху во многом способствовали ранее выполненные российскими учеными исследования на установках меньших масштабов - токамаках предреакторного поколения. На них помимо  изучения физических проблем токамака-реактора, проводились и стендовые  испытания различных технических решений, так, например, как крупномасштабных сверхпроводящих магнитных систем,  мощных СВЧ-комплексов и других.

Размеры спроектированного реактора - 30 метров диаметром при 30-метрвоой высоте. Ожидаемый срок его сооружения - восемь лет, а срок эксплуатации - 25 лет. Объем плазмы в установке составит порядка 850 кубических метров, а электрический ток в плазме - 15 мегампер. Термоядерная мощность установки в 500 Мегаватт будет поддерживаться в течение 400 секунд. В дальнейшем это время предполагается довести до 3000 секунд, что позволит проводить на реакторе первые реальные исследований физики термоядерного горения в плазме.

Для создания и поддержки плазмы, придания ей устойчивости в реакторе в нижегородском Институте прикладной физики Российской академии наук создан уникальный источник СВЧ-излучений. Сейчас ведутся его испытания в Курчатовском институте. Всего же в проекте участвуют более 200 российских организаций и все они, несмотря на тяжелый в финансовом  отношении период 1990-х годов, успешно справились с поставленными задачами и Россия полностью выполнила свои обязательства на стадии разработки проекта.

Надо сказать, что участие России в реализации этой крупнейшей международной программы в области управляемого  термоядерного синтеза - наиболее реальная возможность сохранить в стране высокий уровень исследований в самых передовых областях науки. Следует учитывать, что окончание технического проекта отнюдь не означает прекращение физических исследований в  рамках этой программы. Как говорится, работы здесь  непочатый край. Тем более,  что, анализируя ситуацию в термояде, специальная комиссия, в которую вошли советники правительств Европейского союза, а также ряд международных экспертов, пришла к выводу, что работы по управляемому термоядерному синтезу развиваются  слишком медленно и необходимо  повысить темпы. –0-

Лента новостей
0