Термоядерная Ривьера

Термоядерная Ривьера

Международный комплекс ITER будет построен на Лазурном берегу

Схема токамака ITER. Изображение с официального сайта проекта.

Международный комплекс ITER будет построен на Лазурном берегу. 21 ноября представители России, Южной Кореи, Китая, Японии, Индии, Евросоюза и США подписали в Париже соглашение о начале работ по строительству первого Международного термоядерного экспериментального реактора ITER. Дао ядра Первоначально название ITER было образовано как аббревиатура от английского названия International Thermonuclear Experimental Reactor (международный термоядерный экспериментальный реактор). В настоящее время оно официально не считается сокращением, а связывается с латинским словом iter, которое можно перевести как "путь".

Работа на этом направлении началась в 1985 году. В 1998 году США решили покинуть проект, но в 2003 возобновили сотрудничество с ITER. Строительство экспериментальной установки будет вестись в городе Кадараш в департаменте Буш-дю-Рон на юге Франции. Решение об этом было принято в Москве 28 июня 2005 года. "Первую плазму" кадарашский реактор даст в 2016 году, а завершено сооружение комплекса будет в 2020 году. Наряду с французским центром, работы будут вестись и в исследовательских институтах государств-участников. Производители различной аппаратуры будут выбираться на открытых тендерах.

ITER будет не первой научной установкой в Кадараше. Ядерные исследования в этом наукограде ведутся с 1959 года. В частности, там находятся АЭС и один из крупнейших в мире на сегодняшний день токамаков Tore Supra. Местные власти уже приготовились принять тысячу ученых с семьями, которые приедут во Францию со всего мира. В местной школе готовятся начать детям преподавание на корейском, английском, немецком, итальянском и японском языках.

Дата окончания работы в рамках ITER четко определена. Планируется, что после строительства реактора эксперименты будут идти на протяжении двадцати лет, после чего проект будет закрыт.

Общая стоимость проекта, к которому будут привлечены около тысячи ученых, достигает десяти миллиардов евро. Половину этих денег вносит обеспокоенный своей энергетической безопасностью Евросоюз, Россия, США, Китай, Япония и Республика Корея - по десять процентов. Доля Индии образует резервный фонд размером в 500 миллионов евро. Таким образом, ITER станет самым дорогим научным проектом после Международной космической станции. Россия планирует сделать свой взнос не деньгами, а отдельными узлами устройства. Официальным представителем нашей страны в совете распоряжением правительства назначен заместитель руководителя Федерального агентства по атомной энергии Владимир Травин.

Научный центр в Кадараше. Фото с официального сайта.

Президент Франции Жак Ширак назвал проект "победой, одержанной над стратегиями, нацеленными на утверждение собственного превосходства, которыми был отмечен ушедший век".

Кольцо всевластья

Установка ITER, по масштабам сравнимая с атомной электростанцией, должна стать финальной попыткой создания термоядерного реактора, производящего больше энергии, чем затрачивается на его работу.

Строители токамака ITER перед одной из катушек тороидального магнита. Фото с официального сайта проекта.

ITER будет построен по принципиальной схеме, разработанной полвека назад группой под руководством академика Льва Арцимовича в московском Институте атомной энергии имени Курчатова. Название для этого типа устройств - "токамак" - придумали физики Игорь Тамм и Андрей Сахаров (по другой версии, это были Игорь Головин и Натан Явлинский). Токамак - это сокращение от определения "тороидальная камера с магнитными катушками". Как явствует из названия, центральным элементом токамака является полость в форме тора, то есть "бублика". Из этого пространства откачивают воздух, а потом пространство заполняют смесью дейтерия и трития - изотопов водорода, которые могут быть получены искусственно, но в промышленных целях выделяются из воды, в которой содержатся в мизерных количествах.

Термоядерная реакция, которая идет в токамаках, заключается в слиянии ядер атомов дейтерия и трития с образованием ядра атома гелия и свободного нейтрона (одного из компонентов ядра). При этом превращении масса получающихся частиц оказывается меньше массы исходных ядер, участвующих в реакции. "Исчезнувшее" вещество обращается в энергию в соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна E=mc2 (впервые появившейся в статье Анри Пуанкаре в 1900 году). Крайне вульгаризируя, но не отходя от истины, можно сказать, что c2 - это довольно большой коэффициент. Таким образом, эффективность термоядерной реакции такова, что, даже с учетом роста энергопотребления человечества, природные ресурсы дейтериевого и тритиевого топлива представляются совершенно безграничными.

Проектные характеристики токамака ITER:
общий радиус конструкции - 10,7 м, высота - 30 м.
Большой радиус плазмы - 6,2 м, малый радиус плазмы - 2,0 м.
Магнитное поле - 5,3 Тл, максимальный ток в плазменном шнуре - 15 МА, мощность внешнего нагрева плазмы - 40 МВт, термоядерная мощность - 500 МВт, коэффициент усиления мощности - 10х.
Средняя температура - 100 миллионов градусов.
Продолжительность импульса - более 400 с.

Однако для того, чтобы ядра слились, нужно "столкнуть" их с очень большой силой. Необходимая нам термоядерная реакция возможна только при температуре состоящей из дейтерия и трития плазмы в сто миллионов градусов. Не существует материала, который не испепелила бы такая температура. Поэтому раскаленный "шнур" плазмы на удалении от стенок тороидальной камеры необходимо удерживать мощнейшим магнитным полем. На разогрев смеси и запуск реакции пока тратится больше энергии, чем вырабатывается в результате. Тем не менее, ученые уверены, что техническое усовершенствование токамаков сделает энергетический баланс таких установок положительным.

Дырка от бублика
Как это нынче водится, у проекта немедленно нашлись противники, не оспаривающие научные постулаты, а выступающие с идеологических позиций. Во Франции флагманом этого движения стала ассоциация "Sortir du nucleaire". Их доводы традиционны - в термоядерной установке сторонникам безъядерного мира видится страшная опасность, а научный бюджет борцы предлагают потратить на "программы экономии энергии" и "развитие возобновляемых энергоисточников".

По мнению ученых, бояться нечего. Тритий, конечно, радиоактивен, но его требуется совсем немного, да и период его полураспада составляет всего 12 лет. Энергия, которая может выделиться в результате какой-либо аварии, тоже мала и не может привести к разрушению реактора. При этом в конструкции реактора есть несколько естественных барьеров, препятствующих распространению радиоактивных веществ.

Конечно, многих жителей Лазурного берега, что в 60 километрах к югу от утопающего в зелени Кадараша, может испугать начинающееся строительство. Нельзя сказать, что этот регион традиционно населен людьми с физическим образованием, а все "ядерное" традиционно вызывает некоторую фобию.

Схема Лазурного берега. Изображение с официального сайта научного центра в Кадараше

Но можно понять также и ученых. Место для строительства станции выбиралось коллегиально и, видимо, никому не хотелось провести несколько десятков лет в негостеприимной глуши. Кроме того, французское государство известно своей чрезвычайной лояльностью к атомной энергии. Доля атомной энергии в энергетическом балансе Франции составляет 75-80 процентов.

Есть шанс, что еще при нашей жизни роль ядерных реакторов возьмут на себя токамаки, потребляющие океанские воды и обеспечивающее человечество энергией самым эффективным из придуманных пока способов.

Это достижение, которым, согласно подписанным документам, смогут воспользоваться все участники проекта, должно стать окончательным решением энергетического вопроса на нашей планете.

Евгений Паперный 22.11.2006