Освоение «термояда»: еще позже, еще дороже

В крупнейшем в мире проекте термоядерного реактора ITER снова сдвигаются сроки и растут издержки, при этом с последней корректировки в ноябре не прошло и года. Другие участники термоядерной "гонки" рапортуют об успехах, однако и они далеко не ушли – речь идет только об удержании плазмы на протяжении нескольких секунд, а сами проекты реакторов не столь масштабны. Мечта физиков, которой уже больше 50 лет, снова переносится на отдаленный срок.

Еще 10 лет и еще 4,6 млрд евро – такие параметры озвучил на прошлой неделе глава проекта ITER Бернар Биго, который в 2015 году сменил на этом посту японца Осаму Мотодзиму. Напомним, что практическая реализация проекта началась в 2006 году (выбрали площадку во Франции под Марселем), тогда на проект планировалось потратить 5 млрд евро, сам реактор построить в 2016-м году. Затем в 2010-м году произошел первый перенос сроков и рост расходов: смету увеличили в три раза до 15 млрд евро, достроить мощности реактора уже планировали к 2019 году. В ноябре, еще при руководстве Мотодзимы, сроки были сдвинуты вновь – первые испытания по получению плазмы запланированы уже на 2020 год, а проведение реакции с дейтерием и тритием – на 2023 год.

Но и эти сроки, по мнению Бернара Биго, «абсолютно нереалистичны». Его оценка - первые испытания в 2025-м, а термоядерная реакция дейтерий-тритий – в 2035 году. Таким образом, со старта проекта пройдет почти 30 лет, а если говорить об истоках, когда в 1985 году была выдвинута идея создания подобного реактора, то уже и все 50. Рост расходов на 4,6 млрд евро увеличит общую смету до 19,6 млрд евро (стоит отметить, что участники проекта – Россия, ЕС, США, Китай, Индия, Япония и Южная Корея – вносят вклад уже готовым оборудованием, а вот его разработку и выпуск финансируют из своих бюджетов). На прошедшем в апреле заседании панели экспертов ITER были высказаны сомнения, что очередное увеличение бюджета будет утверждено. Так, Министерство энергетики США должно опубликовать доклад, в котором представит свою позицию по дальнейшему финансированию проекта со стороны США.

США же и высказывают наибольший скепсис относительно целесообразности продолжения проекта. Одна из причин, но, конечно же, не основная – ITER базируется на советской технологии токамака, которая на протяжении десятков лет считалась наиболее перспективной для получения термоядерной реакции. В то же время у западных стран есть своя – стелларатор – и на фоне затянутости реализации ITER она начинает смотреться выигрышнее. Также есть и другие проекты термоядерного реактора, часть из которых реализуется в США.

Так, главный конкурент ITER в Европе - стелларатор Wendelstein 7-х – создается с 2005 года в Германии, затраты на его разработку составили не менее 1,4 млрд евро, испытания начались в конце 2015-го года. Немецкие физики провели опыты с получением в реакторе гелиевой плазмы (1 миллиграмм газообразного гелия разогрели до температуры в миллион градусов Цельсия), которую удерживали в равновесном состоянии 1-2 секунды. На втором этапе при помощи микроволнового нагрева мощностью 2 МВт физики разогрели разреженное облако водорода до температуры в 80 миллионов градусов Цельсия и удерживали образовавшуюся плазму в равновесном состоянии в течение четверти секунды. Результаты опытов признаны успешными. Через четыре года немецкие ученые планируют добиться удержания плазмы в течение получаса, а мощность нагревания увеличить до 20 МВт.

Еще один из проектов реализует крупнейший производителей вооружений в мире - американская компания Lockheed Martin. Их проект - компактный реактор термоядерного синтеза (CFR, Compact Fusion Reactor). Как сообщил недавно вице-президент и генеральный менеджер Программы продвинутых разработок Lockheed Martin Роб Вайс, в результате работ уже получена тестовая плазма, в настоящий момент специалисты занимаются повышением ее температуры. В связи с этим компания четыре месяца назад существенно увеличила финансирование проекта. По утверждению разработчиков, компактный термоядерный реактор будет безопаснее, чище и мощнее, чем современные крупные ядерные системы, полагающиеся на деление – процесс расщепления атомов. Ожидается, что тестовая реакция дейтерий-тритий от Lockheed Martin будет возможна через 10 лет. В проекте CFR, в отличие от токамаков, не предусматривается чистого тока – это, по мнению специалистов Lockheed, устранит основной источник неустойчивости плазмы. В то же время в Массачусетском технологическом институте (MIT) не уверены в успехе проекта Lockheed Martin: так профессор ядерной физики Ян Хатчинсон отмечает, что предлагаемая компанией технология изучалась уже долгие годы, но никаких успехов достигнуто не было.

Другой яркий проект в Северной Америке – термоядерный реактор от канадских General Fusion и Tri Alpha Energy, которые получили на проект от различных частных инвесторов. меньше миллиарда долларов. Правда, успех «как у всех»: в августе прошлого года компании сообщили только об успешном удержании облака ионизированной плазмы.

Но все эти реакторы существенно меньше по своим размерам, чем ITER. Так, согласно проекту, токамак ITER под Марселем должен быть способен выработать 500 МВт энергии в течение 1000 секунд, при этом потребляя им мощность составит 50 МВт.

Мечта об освоении термоядерного синтеза понятна – по сути, можно получить практически неисчерпаемый источник энергии, так как топливом будет служить водород. Но даже через многие десятилетия КПД существующих реакторов крайне мал (5-7%), время удержания полученной в ходе реакции плазмы исчисляется считанными секундами. Пока ученые предполагают, что в ближайшие годы можно будет достичь показателя в 15%, что также крайне мало для того, чтобы говорить о переходе из экспериментальной фазы в практическую плоскость. В то же время освоение термоядерного синтеза - это как раз тот случай мегапроектов, которые двигают за собой вперед десятки направлений науки и промышленности.