Предыстория:
В национальном исследовательском центре «Курчатовский институт» запустили термоядерный реактор, не имеющий аналогов в мире благодаря сочетанию компактных размеров и высокой мощности. Т-15МД – первая подобная установка, построенная в России за последние 20 лет. Эксперименты с реактором должны проложить путь термоядерной энергетике, способной практически навсегда обеспечить мир дешевой и безопасной энергией.
По своей сути Т-15МД - это модернизированный советский Т-15, однако они кардинально отличаются. У Т-15 магнитная система удержания плазмы сверхпроводящая и требует криогенных температур для охлаждения. Такие системы называются «холодными». В свою очередь Т-15МД – «теплый»: его 16 магнитов не используют сверхпроводимость и не требуют охлаждения, их катушки намотаны из обычного медного проводника с добавлением менее чем 1% серебра. В результате модернизации реактор стал гибридным.
Неисчерпаемый ресурс
Термоядерные реакции – самый перспективный источник энергии, опробованный человечеством. В пересчете на килограмм топлива они в несколько раз мощнее, чем деление ядер урана или плутония. Именно это делает водородные бомбы куда более страшным оружием, чем ядерные заряды, разрушившие Хиросиму и Нагасаки. И поэтому же термоядерные электростанции будут куда эффективнее обычных атомных. Удивительно, но при этом они будут еще и гораздо безопаснее для человека и окружающей среды.
Безопасность
Термоядерная энергетика еще и безопасна с экологической точки зрения. Ни исходные продукты (дейтерий и литий), ни отходы реактора (гелий) не радиоактивны. Правда, радиоактивен тритий, но его можно получать тут же на месте. Достаточно включить литий в оболочку реактора, и свободные нейтроны, образующиеся в термоядерной реакции, будут превращать его в тритий. Другими словами, это опасное вещество не нужно отдельно производить, накапливать и перевозить: оно образуется прямо в реакторе и тут же потребляется.
Единственные опасные отходы термоядерных реакторов — это их отслужившие свой срок оболочки (бланкеты). Они принимают на себя ливень образующихся в реакции нейтронов, и в результате часть атомов бланкета превращаются в радиоактивные. Как долго прослужит оболочка, насколько активной она станет в результате, легко ли будет ее утилизировать? Ответы на эти вопросы сильно зависят от конструкции реактора и использованных материалов.
Зачем это нужно?
Токамак Т-15МД будет иметь рекордные по мировым меркам характеристики, благодаря которым он станет новым инструментом для научных исследований, с помощью которых станет возможным решение широкого спектра физических проблем и дальнейшее развитие технологий термоядерной энергетики.
Изучение плазмы позволит создать электроплазменные двигатели для космоса, без которых невозможно освоение Луны, Марса и других планет.
В последние годы специалисты многих стран, включая Россию, предлагают использовать термоядерные источники нейтронов не только для производства энергии, но и для наработки ядерного «горючего», а также «выжигания» опасных радиоактивных изотопов, накопившихся в отработавшем ядерном топливе атомных электростанций.
Перечисленные задачи могут решаться с применением так называемых гибридных систем «синтез-деление». Работы по ним в России ведутся совместно Национальным исследовательским центром "Курчатовский институт", предприятиями госкорпорации «Росатом», Российской академией наук и рядом университетов. Токамак Т-15МД станет прототипом большой установки такого типа.
Вывод:
Основные решения конструкции токамака и принципы его работы хорошо изучены и отработаны. Это позволяет проектировать новые, более эффективные, реакторы, а также проводить эксперименты с прицелом на получение реальных технических, энергетических и экономических результатов. Именно такие задачи можно будет решать при помощи модернизированной гибридной мега-установки Т-15МД.
Пуск нового реактора состоялся 18 мая 2021 года, но полноценная и полномасштабная его эксплуатация станет возможной только в 2024 г., когда завершатся процессы изготовления и установки новых систем. Это означает, что уже в середине десятилетия пройдут эксперименты, которые дадут необходимую информацию. Она позволит определить наиболее выгодные пути развития всего направления, причем не только в рамках российской науки, но и в международной программе ITER.
Таким образом, наши ученые получают самое современное научное оборудование, а вместе с ним и возможность продолжать смелые эксперименты с прицелом на будущее. Вполне возможно, что на этот раз новые исследования завершатся с желаемыми результатами, благодаря чему человечество получит принципиально новый источник энергии, а Россия вновь покажет высочайший потенциал своей науки.
Найдутся люди, которые будут писать, мол, наработки были сделаны еще в СССР, чем вы тут гордитесь? Что модернизировали установку 1988 года? И будут правы, но напомним, что активно развивающийся Китай, планирует построить аналогичный прототип, лишь к 2030 году. У России он есть уже сегодня, имея наработки, но не имея высокоразвитой науки и технологий – невозможно модернизировать такие проекты.
Рекомендуем к прочтению: