Российские ядерные реакторы стали лучшими в мире

Самой распространённой конструкцией термоядерного реактора в современности является токамак, и в США имеются проблемы даже с ним. Давайте посмотрим, что сейчас происходит в мире с атомной энергетикой.

Вспомним, что первый токамак (тороидальная камера с магнитными катушками) был построен в СССР в 1954 году, а другие страны поверили, что реактор реально работает, лишь в 1968 — мол, врут всё эти русские, не может такого быть. Конструкции уже более полувека, и способ удержания плазмы комбинированным магнитным полем (тороидальным внешним и полоидальным полем тока, протекающим по плазменному шнуру) давно проверен практикой на надёжность.

Фото: http://www.power-technology.com

Однако технология разделения изотопов урана на центрифугах также давно известна и отработана в России, но в США так и не смогли её даже повторить, и сейчас «Росатом» уверенно завоёвывает позиции в США.

Похоже, ситуация с токамаками в США также становится всё более грустной: американское Министерство энергетики закрывает один из двух мощных термоядерных реакторов в стране, главу Принстонской лаборатории физики плазмы с 2008 года Стюарта Прагера отправили в отставку, оставив в лаборатории простым исследователем. Конечно, подаётся это как «по собственному желанию», но оцените убедительность:

«Технический регресс» заключается в выходе из строя магнита на установке NSTX-U всего лишь через 2,5 месяца эксплуатации. Сообщается, что замена конструкции займет год (честно говоря, странный подход к проектированию). В прессу проникли данные о том, что причиной неисправности магнита является «слишком жесткая медная намотка катушки», но, извините, это, во-первых, должно определяться контролем качества, а во-вторых — что, при работе с такими нагрузками витки должны быть намотаны не жёстко? Явная маскировка действительной причины.

Европа тем временем в 2006 году решила создать Международный термоядерный экспериментальный реактор (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) — проект, по сложности и стоимости вдвое превосходящий знаменитый Большой адронный коллайдер, с заявленной температурой плазмы на установке — до 150 миллионов градусов Цельсия, т. е. на порядок выше температуры в центре Солнца.

Россия в проекте участвует в доле около 10%, что даёт доступ ко всем задействованным технологиям. В производственном плане наша задача — производство сверхпроводящих магнитов, анализаторов структуры плазмы и диагностических датчиков.

Однако проект тормозится. Запуск отложен на шесть лет. Работы были начаты в 2006 году с бюджетом 5 млрд евро, начало экспериментов заявлялось в 2016 году. Потом бюджет увеличился до 13 млрд, затем — до 19 млрд с переносом запуска на 2019 год, а сейчас запуск перенесли на 2025 год. Неудивительно, что при таком раздувании бюджета страны-участники уже не столько работают над проектом, сколько пытаются разобраться и «найти способы вернуться к более приемлемым срокам и затратам». Показательно, что по графику смогли работать лишь Россия и Китай. Что получится в результате — непонятно, но, похоже, будет долгострой.

В Германии запущен термоядерный реактор Wendelstein 7-X, который построен по принципу стелларатора, т. е. магнитное поле целиком формируется внешними катушками. С одной стороны, такое устройство реактора позволяет работать в стационарном режиме более длительное время, с другой — требуются сверхпроводящие магниты специальной формы, охлаждение жидким гелием и т. д.

Фото: rst-rostock.com

В результате отбраковки этих важных деталей в период 2003-2007 гг. проект был практически закрыт, а его стоимость возросла вдвое, до 1,06 миллиарда евро.

При этом рапорт о запуске весьма условен: доработка охлаждаемых диверторов с учётом полноценной работы требует ещё пару лет как минимум, и сейчас на 2019 год планируются испытания лишь продолжительными импульсами. Глава проекта, профессор Томас Клингер, ранее признавал, что практический результат стоит ожидать не ранее второй половины XXI века.

А что происходит у нас?

Про успехи атомной энергетики, в частности — про реакторы на быстрых нейтронах, «Политическая Россия» писала не раз, как и про перспективы: пока «развитые страны» закрывают свои реакторы из-за окончания сроков эксплуатации и «зелёной» пропаганды, российская отрасль развивается. Причём не только количественно, но и качественно: Россия совершила рывок в решении проблемы управляемой термоядерной реакции: в новосибирском Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера осуществлён нагрев плазмы до 10 млн градусов в газодинамической ловушке. Зам. директора ИЯФ по научной работе Александр Иванов поясняет прорыв:

Такое сравнение становится понятным, если учесть, что при увеличении времени нагрева плазмы её температура существенно вырастет, а размер установки — значительно меньше классических токамаков. Поэтому учёные ИЯФ СО РАН готовы предложить вместо долгостроя ИТЭР более привлекательный в коммерческом отношении проект, в котором плазма удерживается при помощи газодинамических ловушек (ГДМЛ). Даже на стадии проекта темой уже заинтересовались в Японии, США и Китае. Кратко перечислим преимущества использования ГДМЛ:

• большая плотность энергии плазмы (в 5-10 раз);
• форма в виде прямой трубы значительно упрощает обслуживание и ремонт;
• в случае сбоя поток частиц по-прежнему направлен в штатную ловушку, а не прожигает стенку;
• возможность прямого преобразования энергии, без тепловой машины;
• в отдалённой перспективе — наработки для плазменных двигателей.

Таким образом, кратко ситуацию по современным реакторам можно описать следующим образом: США сворачивают разработки, Европа их откладывает при одновременном удорожании проектов и лишь Россия выбивается из мировой тенденции, не только продолжая массово строить уже известные модели реакторов, но и разрабатывая новые. Как мы были первыми в мире в этом отношении в 50-60-х годах, так уверенно и возвращаем свой статус. 

Подписывайтесь на наш канал в Telegram