Руководитель пресс-службы Проектного центра ИТЭР Александр Петров рассказал журналисту Анастасии Серовой, как создаётся искусственное солнце, в чём преимущества термоядерного синтеза и что это даст жителям нашей планеты.
Александр, вы приехали в Киров на фестиваль «Кстати» (12+), который проводится Информационным центром по атомной энергии, чтобы рассказать про термоядерный синтез. Чем вы занимаетесь в вашей организации «Росатома»?
— Я руководитель пресс-службы Проектного центра ИТЭР госкорпорации «Росатом». Существует международный проект ИТЭР, о котором вы, наверняка, что-то когда-то слышали. Это, возможно, самый крупный, амбициозный и захватывающий научно-технический проект в истории человечества. Он заключается в том, что учёные, инженеры, специалисты разного профиля из 35 стран объединили свои усилия, чтобы создать термоядерный реактор нового поколения. Это колоссальная установка, сверхсложная, сверхперспективная, которая по сути откроет человечеству путь в термоядерную энергетическую эру. На самом деле, исследования в области термоядерного синтеза ведутся уже давно. Россия – пионер в этой научно-технической сфере. Потому что именно в нашей стране в начале 1950-х годов появилась сначала концепция, а потом уже была реализована система «токамак» – тороидальная камера с магнитными катушками.
Что такое термоядерный синтез?
— Представьте себе обычную ядерную реакцию. Ядро тяжёлого элемента, например, урана, плутония, других веществ, распадается под воздействием внешних сил и происходит выделение колоссальной энергии. Термоядерный синтез – это то же самое, только с точностью до наоборот. Это слияние ядер легких элементов, например, изотопов водорода с выделением еще большего количества энергии. Мы в ИТЭР создаём такое рукотворное Солнце на Земле. Потому что во всех звёздах Вселенной происходит как раз тот самый термоядерный синтез.
Самый простой пример термоядерного синтеза – это..?
— Поднимите глаза к небу: солнце – ближайший к нам действующий реактор. Но там всё это происходит естественным путём, а мы пытаемся эти процессы реализовать здесь, в земных условиях. Почему это так сложно? Объясняю. Мы говорим о слиянии ядер, но из урока физики помним, что ядра в ионизированном состоянии обладают положительным зарядом,. А одинаково заряженные частицы друг от друга отталкиваются. И тогда у вас возникает законный вопрос: А почему в Солнце, в других звездах происходит тот самый синтез? Потому что благодаря колоссальным гравитационным условиям эти ядра в буквальном смысле не могут разлететься. Внутри звёзд их, грубо говоря, вжимает друг в друга. Но здесь-то, на Земле мы такие гравитационные условия создать не можем. По законам физики не получится.
Как заставить частицы слиться?
— Принцип в том, что мы разгоняем частицы до колоссальных скоростей, благодаря приданию гигантских температур. Они, сталкиваясь друг с другом, преодолевают барьер кулоновского отталкивания и — бум, происходит слияние.
Насколько это высокие температуры?
— А теперь мы подходим , наверное, к самой интересной части. Смотрите, в солнечном ядре температура составляет порядка 15-20 миллионов градусов по Цельсию. Фантастика, да?! Так вот в реакторе ИТЭР температура этой самой ионизированной термоядерной плазмы будет достигать 300 миллионов градусов.
Даже больше, чем Солнце.
— Да, поэтому мы говорим, что мы не просто строим рукотворное Солнце, а своими руками создаём объект, который в 15 раз горячее Солнца. А ещё представьте себе такой факт, что в реализации этого проекта участвуют 35 стран. Это Китай, страны Евросоюза, Индия, Япония, Корея, Россия и Соединенные Штаты Америки. Более половины населения Земли реализует один проект. Моё любимое сравнение – с Вавилонской башней. Вы помните библейскую историю, когда людям были даны разные языки, это людей разобщило, всё, стройка на этом закончилась.
Тут наоборот все объединяются.
— Да, благодаря этому проекту мы научились разговаривать на одном языке, как в прямом, так и в переносном смысле. Весь научный мир, а мы понимаем, что если берём Индию, Штаты, Китай, Россию, это не просто разные культуры, это разные ментальные, производственные реальности. Это разные вселенные. Все эти страны должны на своих предприятиях разработать, изготовить и поставить в организацию ИТЭР на площадку сооружения компоненты установки. Это самый большой конструктор на свете. Все страны участвуют в изготовлении этих компонентов. В России задействованы десятки ведущих промышленных и научных организаций: предприятия Росатома, научные центры Академии наук, Курчатовский институт, ведущие промышленные и научные центры страны. Мы это поставляем туда, и потом из этих компонентов в строгом соответствии с графиком установка собирается. Представьте, насколько это сложно. Назовите мне самый известный символ Парижа.
Думаю, Эйфелева башню.
— Зрительно её себе представляете? Не самое маленькое сооружение.
324 метра, если быть точным.
— Масса установки ИТЭР будет в три с лишним раза превышать массу Эйфелевой башни.
Это впечатляет. А где это будет расположено?
— Во Франции, в 50 километрах от Марселя. При выборе площадки предложений было очень много. Мы свою площадку в Ленинградской области тоже предлагали. Но в итоге в шорт-листе остались два конкурента — Кадараш, где сейчас и происходят строительство, и Роккашо в Японии. Японская площадка привлекательна тем, что находится практически на побережье, а большое количество компонентов доставляются морем. Морем ты привез, выгрузил, и буквально через километр уже площадка сооружения. Но в Японии сейсмическая активность. Вторая площадка на выбор была на юге Франции. Все партнеры согласились, что этот вариант лучше. Там от моря чуть больше ста километров, специально оборудовали трассу. Безумно интересно наблюдать, как в сопровождении конвоя ночью с мигалками перевозят эти гигантские компоненты. Это целое шоу для местных жителей.
Для чего нужен термоядерный синтез?
— Исследование и практическая реализация термонезерного синтеза происходит уже больше полувека. Сначала появился первый прототип токамака, первые исследовательские установки, а дальше с конца 60-х пошло строительство токамаков по всему миру. Но абсолютно все установки, которые были построены и строятся до сих пор, энергетически убыточны. То есть на поддержание горения плазмы и реализацию термоядерной реакции мы тратим больше энергии, чем получаем в результате этой реакции. Если говорить о фундаментальной науке, это совершенно нормально. А в качестве источника энергии это не очень интересная история. Так вот, в ИТЭРе должен быть продемонстрирован коэффициент Q не менее 10. Это значит, что при вложенных 50 мегаваттах энергии на поддержание работы установки мы должны термоядерной мощности получить как минимум 500 мегаватт.
Что это будет означать для человечества?
— Для человечества это будет означать, что мы сможем рассматривать термоядерный синтез как источник энергии. С невозобновляемыми источниками энергии всё понятно — у них много экологических проблем. А вот современные источники альтернативной энергии способны решать только локальные задачи. Стать основой энергетического баланса и основой генерации они не могут. Кроме того, все эти источники очень сильно зависят от погодных, географических и иных условий.
Собственно, вся альтернативная энергетика имеет такие проблемы.
— О том и речь. Решать какие-то локальные конкретные задачи на местах она может. Повторюсь, я большой поклонник возобновляемых источников, считаю, что если природа нам это даёт, надо обязательно этим пользоваться. С источниками разобрались, но в чём проблема атомной энергетики, что с ней-то не так? А с ней всё так. Росатом — это мировой лидер в развитии атомных технологий. Но вы же прекрасно видите, что многие даже технологически развитые страны под давлением разных “зеленых” партий свои ядерные программы заморозили. Взять ту же Германию, Данию. В Японии после всем известных событий ядерная программа тоже под вопросом. То есть при всем своем колоссальном потенциале, своей отдаче атомную энергию готовы принять не все. А теперь давайте подумаем, что нам может дать термоядерный синтез? Каким должен быть идеальный источник энергии? В первую очередь, важен критерий безопасности.
Вопрос безопасности, кстати, очень интересный.
— Жить на пороховой бочке не хочет никто. Так вот, просто по законам физики при работе термоядерного реактора «бабахнуть» не может ничего. Это очень важно запомнить: неконтролируемой цепной реакции при управляемом термоядерном синтезе произойти не может по определению. Также идеальный источник энергии должен быть экологически чистым. Он должен быть универсальным, не зависеть от погодных, температурных, географических и других факторов. И он не должен иметь потолка генерации. То есть, сколько нам надо, столько он и даст.
Главное преимущество термоядерного синтеза — это его безопасность?
— Одно из главных. Дело в другом, что при термоядерном синтезе, как я уже сказал, даже гипотетически не может произойти что-либо непоправимое. Вот смотрите, давайте с вами разберёмся. Что такое токамак? Это тороидальная камера с магнитными катушками.Такая вакуумная камера. В ней происходит термоядерный синтез, горит плазменный шнур до сотен миллионов градусов. А окружена эта вакуумная камера сверхмощной магнитной системой. Для чего? Эта магнитная система удерживает плазму в равновесном состоянии. Она не соприкасается с материальной стенкой, потому что нет такого материала, который был бы способен такие температуры выдержать. А вот эта магнитная система позволяет удерживать. Она «висит» в равновесном состоянии и ни до чего не дотрагивается. Теперь давайте представим, что что-то пошло не так. Худшее, что может произойти – плазменный шнур гаснет, вся ионизированная плазма обваливается на стенку реактора. Естественно, машина получает повреждения.
То есть токамак просто прекращает работу?
— Да, никакого выброса радиоактивного материала не происходит. Хотя в качестве топлива будет использоваться дейтерий и тритий. Тритий радиоактивен, но это бета-радиация с относительно коротким периодом полураспада. Буквально граммы топлива будут использоваться при этом. Подчеркиваю, граммы. И всё это, естественно, окружено бетонной биозащитой, то есть никакого взрыва, выброса, вреда окружающей среде, тем более человеку просто по закону физики, по определению произойти не может. Это абсолютно безопасная энергетика.
Второе. Экологическая чистота. Я уже сказал, что в качестве топлива планируется использовать изотопы водорода дейтерий и тритий, пока они рассматриваются как основное топливо. Граммы. То есть мы с вами уже забываем про радиоактивные отходы, отработавшее топливо и т.д. Потому что их практически нет в термояде. Какие-то материалы, естественно, получают облучение, но это не сопоставимо с теми десятками, сотнями тонн, о которых мы сейчас говорим.
Третье. Мы с вами говорили о об универсальности. Это может работать где угодно — хоть в Антарктиде, хоть в Сахаре. И термоядерный синтез, естественно, не имеет пресловутого потолка генерации.
Значит ли это, что можно снабжать энергией весь мир?
— Конечно, об этом и идёт речь. В моём идеальном энергетическом мире по всему свету построены термоядерные электростанции. И строятся новые. А в планах и на Луне, и на Марсе. Они весь мир обеспечивают безопасной, универсальной, чистой энергией с практически неограниченным запасом топлива. Почему? Мы говорим про дейтерий, тритий. Дейтерий знаете где содержится? В воде мирового океана. Доступ к обычной воде есть у всех, всегда и везде, в том или ином виде, так или иначе. Хватит этого на тысячелетия вперед. Есть технология добычи трития из лития, его тоже хватит на огромное количество времени, то есть мы вообще забываем про борьбу за энергоресурсы. Это идеальный источник энергии. Но все попытки приблизиться к овладению термоядерным синтезом как источника энергии только сейчас подходят к логической реализации благодаря проекту ИТЭР. Потому что работать с плазмой – это колоссальная трудность. Расщепить атом оказалось намного проще. Создать такие условия, чтобы плазма была нагрета до таких температур и при этом удерживалась в постоянном режиме, очень сложно. Для этого надо отработать все технологические механизмы, понять, как это все происходит. Для этого и нужен ИТЭР. В этом его основная миссия.
Насколько возможно это закончить в 2035 году?
— Абсолютно реально. Год назад зашла речь о том, чтобы пересмотреть так называемую базовую линию проекта. Это основополагающая стратегия, которая включает три основных компонента: сроки, стоимость и состав работ. Изначально базовая линия была чересчур оптимистичной. Это нормально, потому что чего-то мы не учитывали, на что-то мы надеялись. По предыдущей базовой линии уже в текущем году мы должны были получить так называемую «первую плазму». Но сейчас от этой идеи по ряду причин решили отказаться и в 2035 году получить уже полноценный термоядерный эксперимент
Звучит как новая энергетическая эра.
—- Да, это новая энергетическая термоядерная эра. Наша историческая роль в том, что мы изобрели токамак, как вот эту базовую установку, но мы же еще и устами нашего академика Евгения Павловича Велихова предложили объединение усилий для международного сотрудничества по проекту. Это сначала предложил Игорь Курчатов, когда во главе советской делегации поехал в исследовательский центр Великобритании Харуэлл. 1956 год, разгар холодной войны, железный занавес. Но Игорь Васильевич Курчатов мыслил на сотни лет вперед и уже тогда предложил объединиться. Это был совершенно уникальный человек. Он понимал, что ни одна страна, насколько бы мощная она ни была, одна такой проект не потянет. Позже эту же идею предложил Евгений Велихов. Предложил Горбачёву, тот обсудил с Миттераном, с Рейганом, это и дало старт проекту ИТЭР.
Комментарии