Работа над управляемым термоядерным синтезом чем-то напоминает алхимические практики по изготовлению философского камня. Это когда утомительная работа продолжается годами и десятилетиями с надеждой на чудо. Говоря о чуде применительно к «термояду», мы ничуть не преувеличиваем. Если это однажды произойдет, то человеческая жизнь, в самом деле, неузнаваемо преобразится. Поэтому, несмотря на низкую результативность предыдущих попыток, невзирая на затраты, над этой темой продолжают работать, в том числе и в нашей стране.
Перспективы термоядерного синтеза не обошли вниманием на прошедшем «Технопроме-2023». Своими мыслями на этот счет поделился научный руководитель АО «Государственный научный центр РФ Троицкий институт инновационных и термоядерный исследований» Александр Романников.
Он сразу признался в том, что «мы пока еще далеки от получения электроэнергии с наших будущих термоядерных станций», хотя работы по этой тематике ведутся примерно с 1951 года. Первая термоядерная реакция, полученная человеком, была в виде взрыва плутониевой бомбы, начиненной большим количеством лития и дейтерия, напомнил Александр Романников. Что касается «мирного» термоядерного синтеза, то в нашей стране всё началось с письма Олега Лаврентьева в ЦК ВКП(б) от 20 июля 1950 года. В целом письмо касалось предложений по атомной бомбе. Но в нем был пункт, где описывалась возможность при помощи электростатического удержания плазмы осуществить управляемую реакцию термоядерного синтеза. Этим письмом очень сильно заинтересовались. Далее оно попало в руки ученых, которые совместно разработали систему, являющуюся прообразом токамака (тороидальной камеры с магнитными катушками). В работе, кстати, принимал участие Андрей Сахаров, считающийся «отцом» советской водородной бомбы. Предварительное обоснование магнитного термоядерного реактора было создано уже в октябре 1950 года.
По мнению Александра Романникова, высокую активность ученые проявили по той причине, что им требовалось в то время большое количество плутония. В стране шло послевоенное восстановление. Денег в казне было не очень много, а эксперименты с «термоядом» были весьма дорогостоящими. Тем не менее, руководство страны все же выделило на эти цели необходимые средства. Уже в 1954 году был создан первый токамак. Правда, из-за слабости материаловедческой базы первые образцы оказались неудачными. Затем эту ошибку исправили. Причем, необходимо отметить, что до 1969 года токамаки строились исключительно в СССР. Самое интересное, что в конце 1960-х к нам пожаловали английские специалисты, решившие замерить с помощью своих методик диагностики заявленные температуры (очевидно, чтобы убедиться в достоверности опубликованных данных). И как раз после этого, начиная с 1970-х, в мире резко вырос интерес к токамакам.
Правда, в конце 1980-х у нас в стране началось снижение внимания к этой теме. Нашим «термоядерщикам», по известным причинам, пришлось пережить и период развала. Но с «нулевых» годов нашего столетия опять началось некоторое оживление, в основном, благодаря руководству Курчатовского института. Напомним также, что в 2007 году стартовал международный проект ITER по созданию большого экспериментального термоядерного реактора на территории Франции. Первый пуск планировалось осуществить уже в 2017 году. Однако «что-то пошло не так», и поэтому пуск перенесли на 2026 год. Хотя, как признался Александр Романников, с этой датой также есть сложности.
Не так давно в нашей стране была запущена программа РТТН, ставшая 14-м национальным проектом. В рамках этой программы будет построен еще один токамак. По словам Александра Романникова, новое поколения проектируемых сейчас токамаков (включая тот, что строится по программе ITER) предполагает использование высокого уровня робототехники (учитывая, что после первых DT-разрядов доступ в камеру и рядом будет невозможен). Также предполагается новый уровень систем управления работы реактора. Если брать проект ITER, то здесь создается поистине гигантская машина, в строительство которой первоначально мало кто верил, включая и ученых, впоследствии участвовавших в реализации проекта. Российская сторона вкладывает туда порядка 25 технических систем. Некоторые из них – совершенно уникальны.
С точки зрения Александра Романникова, проблема с реализацией проекта ITER упирается не столько в техническую, сколько в организационную составляющую. Когда в дело включается множество участников из разных организаций, время от времени возникают какие-то нестыковки. Например, некоторые детали начинают ржаветь из-за некачественно проведенных работ. Иногда руководители меняют технические решения, ставя в неловкое положение поставщиков комплектующих. Кроме того, у специалистов возникают сомнения в целесообразности принятых изменений – удастся ли впоследствии получить проектные параметры?
Большие надежды наши специалисты возлагают на проект токамака с использованием ВТСП-магнитов, запланированного в рамках РТТН. По словам Александра Романникова, это станет принципиальным шагом к созданию как чистого, так и гибридного реактора. К 2024 году будет получен эскизный проект. Возможно, к 2030 году уже будут сделаны отдельные системы установки. Как заметил докладчик, токамаки строятся довольно долго. Обычный токамак – пять лет, а сверхпроводящий – десять лет как минимум.
Важно подчеркнуть, что у наших разработчиков есть дорожная карта развития управляемого термоядерного синтеза. Как было сказано, речь идет о создании не только чистых термоядерных реакторов. На этом пути, уточняет Александр Романников, планируется создание гибридных машин, с помощью которых можно из тория или отвального урана нарабатывать материал для действующих атомных электростанций.
Правда, всё внимание сейчас сосредоточено на ITER. Если данный проект покажет хорошие результаты, многое сдвинется с места. Сейчас все ждут именно этого, несмотря на то, что отдельно реализуются различные небольшие проекты. Впрочем, эти ожидания вполне могут затянуться вплоть до 2035 года, не без грусти полагает Александр Романников.
Кроме такомаков эксперименты проводятся и с другими, импульсными системами, где, в частности, для разогрева мишени используются лазеры. Так, в конце прошлого года американским ученым удалось провести удачный (по нашим временам) эксперимент, получив на выходе более-менее приличное количество энергии. Но в любом случае, отмечает Александр Романников, КПД термоядерных реакторов пока еще крайне мал. И это, прежде всего, касается импульсных систем. Если брать упомянутый американский опыт, то там КПД составляет где-то десятую долю процента. Теоретически, есть возможность поднять КПД для таких систем до 1 - 2 процентов. Аналогичные работы, кстати, ведутся и в нашей стране, и, по словам докладчика, пока что ведутся удачно.
Несмотря на это, управляемый «термояд» - как мы убедились - все еще остается мечтой. И если горизонты достижения практически важных результатов (как в случае с ITER) постоянно отодвигаются в будущее на десяток лет, это способно несколько охладить интерес общественности к данной теме. Мало того, когда политики в целях личного пиара провоцируют завышенные ожидания у публики (и здесь мы опять вспоминает проект ITER), то при несовпадении ожиданий и конкретных результатов есть риск вообще полностью дискредитировать данную тему. Так что свет в конце тоннеля в случае с «термоядом» пока еще не просматривается.
Андрей Колосов
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии