Вклад РФ в проект экспериментального термоядерного реактора

Российский вклад в проект международного экспериментального термоядерного реактора составляет почти 10%, заявил Максим Владимирович Иванцивский, старший научный сотрудник Института ядерной физики СО РАН 20 апреля в интервью корреспонденту ИА Красная Весна.

12 апреля прошло празднование 75-летия национального исследовательского центра «Курчатовский институт», на котором почетный президент института, академик Российской академии наук Евгений Велихов рассказал о том множестве грандиозных проектов, которые были осуществлены в стенах этого заслуженного научного учреждения. Кроме множества проектов в ядерной сфере, в Курчатовском институте был построен первый термоядерный экспериментальный реактор типа «ТОКАМАК», а сейчас институт принимает активное участие в проекте международного экспериментального термоядерного реактора ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), на который возлагаются большие надежды.

Чтобы больше узнать о текущем состоянии работ по созданию ITER, мы обратились к непосредственному участнику проекта, техническому координатору работ по ITER, старшему научному сотруднику Института ядерной физики СО РАН Максиму Владимировичу Иванцивскому.

— Добрый день. Расскажите, пожалуйста, как начинался проект ITER?

Предложения о создании межнациональной группы по строительству первого международного экспериментального реактора с участием СССР поступали еще в 1985 году. В 1992 году была выработана программа и задачи проекта, а также начат первый этап технического проектирования. В 2005 году было окончательно выбрано место строительства реактора, долина Кадараш (Cadarache) на юге Франции рядом с исследовательским центром ядерной энергетики. 24 октября 2007 года официально вступило в силу Соглашение о создании Организации ITER, тогда еще в составе шести стран участников, теперь их уже больше.

— А кто на данный момент участвует в проекте?

Сейчас основных участников семь: ЕС, Китай, США, Россия, Япония, Индия, Южная Корея. Но с учетом регулярно подключающихся стран-претендентов можно насчитать 34 государства с различным статусом в проекте.

— Какова роль России и вес её участия в проекте ITER?

От России в проекте участвуют 12 учреждений, начиная от «Росатома», «Курчатовского института», ИЯФ СО РАН и до «Чепецкого механического завода». В денежном выражении вклад России примерно 9,6%. Особенность проекта ITER в том, что у него нет прямого финансирования. Каждая страна участница финансирует создание тех или иных частей будущего реактора на своей территории с последующей отправкой их к месту строительства, поэтому достаточно трудно оценить конечную стоимость работ. Наверно, это будет для всего реактора, что-то около 15–20 млрд евро. В России финансирование создание «русских» сегментов ITER идет из бюджета, который распределяет «Росатом» участникам проекта.

Строительство токамака ИТЭР
 

— На каком этапе сейчас находится строительство ITER?

Если смотреть с точки зрения капитального строительства, то в Кадараш возведено часть зданий, само здание реактора находится на этапе фундамента. Если же оценить процесс создания частей реактора участниками проекта, то некоторые сегменты и структуры конструкции уже готовы, а некоторые еще находятся в проектировании, доработке или изготовлении.

Схема работы токамака
 

— Расскажите немного о технических деталях будущего реактора.

Габариты термоядерного реактора будут весьма внушительные, приблизительно 40х40 метров. Конструкция реактора схожа с «ТОКАМАК», но несколько сложнее, в проекте применены все новые наработки и опыт строительства подобных установок. Внутренняя тороидальная камера на срез напоминает английскую букву «D» и форма плазмы в ней будет такой же. В центре «бублика» соленоид (индуктор), вокруг камеры множество магнитов, включая сверхпроводящие. Поэтому, если говорить в шутку, то на расстоянии нескольких метров окажутся вещества с самыми экстремальными температурами во вселенной. Внутри плазма, нагретая до 200 млн градусов, а за стеной жидкий гелий с температурой примерно -270 градусов. Нагрев плазмы будет производиться не только вихревым электрическим полем, но и дополнительным СВЧ излучением из гиротронов, а так же нейтральными пучками. Время горения дейтерий-тритиевой плазмы не менее 400 секунд. Объем плазмы более 800 кубических метров. Выходная мощность термоядерного реактора должна быть не менее 500 мегаватт при затратах на нагрев около 100 мегаватт.

— Какие технические проблемы вам кажутся наиболее трудными при реализации проекта ITER?

Проблем, которые придется решить при создании такой уникальной и грандиозной установки множество, скорее большинство технических решений вызывают опасения. Поэтому он и называется «экспериментальный» реактор и создан для того, чтобы увидеть проблемы и научиться их решать. Ну а если навскидку, то, например, достаточно серьезной проблемой можно считать создание диверторов. Хоть плазма и удерживается в камере магнитным полем, но все равно небольшая часть ее может просачиваться в нижнюю часть камеры, где располагаются специальные охлаждаемые приемники, диверторы. Учитывая, что температура плазмы 200 млн градусов, создание диверторов — весьма нетривиальная задача.

— Когда должен заработать ITER и какие вы видите перспективы этого начинания?

Технический пуск реактора назначен на декабрь 2025 года. Если получится стабильно удерживать плазму и иметь на выходе 500 мегаватт мощности, это уже будет успех. Но для строительства реального термоядерного реактора, который можно использовать в энергетике, нужно, чтобы он выдавал не менее 1000 мегаватт, при тех же затратах на нагрев в 100 мегаватт, иначе он не окупится. Но в любом случае ITER даст миру бесценные знания и опыт и продвинет мировую науку еще на несколько шагов вперед.

Токамак Т-3
 

Напомним, что термоядерных реакторов типа «ТОКАМАК» построено в мире около трехсот. Самый первый из них, установка «Т-3», был запущен в 1955 году в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова под руководством академика Л. А. Арцимовича. На этой установке впервые в мире в 1968 году была достигнута температура плазмы в 10 млн градусов.