Начата сборка крупнейшего термоядерного реактора в Европе (2 фото + видео)
Программа по созданию первого в мире действующего термоядерного реактора, к реализации которой привлечены 35 стран, достигла очередного успеха. На юге Франции начался процесс сборки Международного термоядерного экспериментального реактора (ITER), задачей которого станет доказательство эффективности процесса генерации энергии при использовании термоядерного синтеза. Первая плазма на ITER будет получена уже к 2025 году, а на рабочий режим станция выйдет к 2035 году.
Старт процесса сборки становится результатом четырнадцатилетней работы ведущих специалистов мира в области термоядерных процессов. 28 июля ученые начали сборку гигантского реактора, призванного показать, что ядерные процессы, «оживляющие» Солнце и звезды, можно эффективно использовать на Земле для генерации безопасной и неисчерпаемой энергии. Начало сборочных работ проходило в торжественной атмосфере, на которой присутствовал президент Франции Эммануэль Макрон и другие руководители стран, входящих в проект ITER.
Управляемая генерация термоядерной энергии приведет к революции в энергетике и обеспечит человечество неисчерпаемым источником экологически безопасной энергии. Получение термоядерной энергии является более безопасным, чем генерация энергии на АЭС, и значительно более экологически и экономически эффективным, чем производство энергии при сжигании биологического топлива на ТЭС.
Термоядерная реакция основана на синтезе тяжелых атомных ядер из более легких, происходящем с выделением большого количества энергии. Для практической реализации управляемого термоядерного синтеза используются установки типа токамак и стелларато, разработанные советскими (токамак) и американскими учеными. Теоретические принципы таких установок разработаны еще в 50-е годы прошлого века, однако практическая реализация стала возможна только сейчас и только с использованием всего экономического и интеллектуального потенциала ведущих стран мира.
В программе по созданию ITER участвуют 35 стран: Китай, Великобритания, Швейцария, Индия, Япония, Южная Корея, США, Россия и 27 стран ЕЭС. Каждый участник вносит пропорциональный вклад, выраженный в поставке оборудования и комплектующих деталей, необходимых для создания ITER. Работы по международной кооперации для решения проблем термоядерного синтеза начались в 1992 году. В 2006 году было получено официальное разрешение на начало строительства термоядерного реактора в исследовательском центре Кадараш на юге Франции. В следующем году стартовали подготовительные работы, а в мае текущего года началась фактическая сборка самого ITER, когда в шахту реактора опустили основание криостата общей массой 1250 тонн. Официально о начале сборки было объявлено только 28 июля.
Принцип работы ITER основан на удержании дейтерий-тритиевой плазмы в магнитной ловушке. При этом температура плазмы достигает десятков миллионов градусов по Кельвину, а при выходе на рабочий режим реактор должен будет воссоздать процессы термоядерной реакции, происходящие внутри звезд при температуре до 150 млн градусов, что в 10 раз больше температуры Солнца.
Система сверхпроводящих катушек в токамаке генерирует магнитное поле, которое удерживает плазму от прикосновения к стенкам вакуумных камер, в которые перед началом процесса поступает рабочая газовая смесь. Далее, используя индукторы, генерируется электрический пробой газовой смеси, являющийся началом процесса формирования и разогрева плазмы.
В процессе термоядерной реакции ядра дейтерия и трития объединяются с одновременным выделением альфа-частиц и нейтронов. Альфа-частицы постепенно перемещаются на периферийную часть плазмы и удаляются из рабочей зоны. Нейтроны направляются в бланкет, где происходит их замедление в воде, при котором и генерируется тепловая энергия. Часть нейтронов идет на создание трития из лития.
Рабочая зона вакуумной камеры с сопутствующей системой катушек, индукторов, насосов и камер помещаются в гигантский криостат, являющийся своеобразным вакуумным термосом. Затем вся система заключается в бетонную биологическую камеру с толщиной стен в несколько метров, которая защищает от потенциальной угрозы радиационного заражения.
К декабрю 2025 года на установке ITER должна быть получена первая плазма. А полноценное испытание с дейтерий-тритиевой плазмой начнется только к 2035 году. Для выхода на проектную мощность в 500 мегаватт установка должна показать способность удерживать плазму на протяжении 400 секунд.
Первая экспериментальная термоядерная установка не будет предназначена для использования в качестве электростанции и станет экспериментальной базой для дальнейшего развития темоядерной энергетики. А первый термоядерный реактор DEMO, используемый для практических нужд, планируется построить только к 2040 году. В настоящее время проект создания Международного термоядерного экспериментального реактора уже отстает на 5 лет от графика, а его стоимость выросла в процессе реализации почти в три раза и составляет сейчас 20 млрд евро.
Разработки установок для термоядерной энергетики ведутся в отдельных странах параллельно с международным проектом ITER. При решении главной задачи - увеличение времени стабильного удержания плазмы, - некоторые страны достигли определенных успехов. Так, южнокорейские ученые смогли в 2016 году удерживать плазму на протяжении 70 секунд, а китайцы уже в 2017 году достигли результата в 100 секунд. В Англии разработка собственной установки STEP (Spherical Tokamak for Energy Production) завершится к 2040 году.
Источник: sciencealert