Участие в международном проекте ИТЭР — «двигатель» создания собственной термоядерной энергетики в России. У всех стран-участниц проекта есть собственные национальные термоядерные программы, но наша программа уникальна — в ней сочетаются ядерные и термоядерные технологии — две области, в которых отечественные ученые остаются первопроходцами уже более ста лет.
Проект ИТЭР
В мае 2025 года завершилось создание всех компонентов самой мощной в мире импульсной магнитной системы. Эта установка весом около трех тысяч тонн — крупнейшая сверхпроводниковая система в истории. Огромный вклад в ее создание сделала Россия — поставила 120 тонн ниобий-титанового и более 17 километров ниобий-оловянного сверхпроводника, а также один из кольцеообразных магнитов полоидального поля.
Рекордную систему создали для первого в мире международного экспериментального термоядерного реактора, проекта ИТЭР. Задача проекта ИТЭР — продемонстрировать возможность выработки и использования термоядерной энергии в промышленных масштабах. Инициатором объединения международных усилий для создания термоядерного реактора ИТЭР был академик Велихов.
Сегодня в проекте ИТЭР участвует 35 государств, но Россия остается одной из главных стран-участниц, поставляя уникальные системы для будущей установки. Когда реактор заработает, научные результаты его работы будут доступны всем участникам проекта. Несомненно, вклад в развитие физики будет огромным, ведь уже сегодня знания и технологии, разработанные для ИТЭР, помогают развитию российской национальной термоядерной программы, а также нашли применение в иных научных и промышленных областях.
Национальная термоядерная программа
Знания и опыт, получаемые при реализации проекта ИТЭР, Россия сегодня «вливает» в проект токамака с реакторными технологиями (ТРТ). Эскизный проект установки уже готов, отечественные ученые представили его в декабре 2024 года. Это будет токамак с длинным импульсом разряда, сильным магнитным полем и электромагнитной системой из высокотемпературного сверхпроводника. По сути — физический стенд для отработки физических, технических и технологических решений для будущего гибридного реактора.
Гибридный реактор — установка, которая сочетает в себе термоядерную и ядерную составляющие. У такого реактора ниже требования к мощности термоядерной части, потому что ей «помогают» реакции деления в ядерной части.
«Бублик под одеялом»
В «сердце» гибридного реактора — термоядерный реактор в конфигурации токамака, то есть «бублик». А вокруг него — модули бланкета (от англ. «одеяло»), в которые загружен делящийся материал, уран-238 или торий-232. Получается «бублик под одеялом».
Термоядерные нейтроны от реактора запускают реакции в бланкете. В ходе реакций деления в бланкете тоже вылетают нейтроны. Так потоки нейтронов в гибридном реакторе суммируются — достигается необходимая мощность.
Энергию от гибридного реактора можно использовать для выработки электричества как на обычной АЭС — потоком нейтронов нагревать воду, и образовавшийся пар подавать на турбины.
Также гибридный реактор можно использовать для наработки ядерного топлива для тепловых реакторов обычных АЭС. Для этого в бланкет можно будет загружать обедненный уран-238 и получать из него топливный плутоний-239. Или же загружать торий-232 и получать уран-233.
С точки зрения компонентов гибридный реактор сложнее чистого термоядерного реактора, зато все технические и технологические решения для него уже существуют — нужно лишь их отработать и объединить. Для этого российские ученые сейчас и создают токамак с реакторными технологиями — «стенд» для экспериментов нового поколения.
Подписывайтесь на наш канал и следите за новостями российской науки!
Присоединяйтесь к команде научного блока «Росатома», актуальные вакансии – на карьерном портале.