ИТЭР — проект международного экспериментального термоядерного реактора, который строится во Франции с 2007 года. На данный момент строительство завершено на целых 75%. Установка должна стать прототипом будущих электростанций, в которых энергия будет вырабатываться в раскаленной плазме как следствие термоядерной реакции.
ИТЭР Oak Ridge National Laboratory - ITER Tokamak and Plant Systems (2016)
Теоретически, такие электростанции будут в четыре раза эффективнее современных атомных. При этом использование термоядерных реакторов гораздо безопаснее, так как в них не возникает неконтролируемых цепных реакций и сильнорадиоактивных отходов, как в атомной энергетике, а топливом для такой электростанции может служить обычная морская вода.
Стоит отметить, что получать электричество с помощью ИТЭР не планируется – вся выделенная энергия будет уходить на нагрев плазмы. Основная задача установки – показать возможность генерации энергии термоядерным реактором. Кроме того, ИТЭР поможет рассчитать затраты на строительство подобных термоядерных установок, а также оценить их надежность и безопасность. В случае успешного проведения экспериментов, в 2030 году планируется начать строительство прототипа термоядерного реактора для первых электростанций – DEMO.
Возможность управления термоядерным синтезом позволит человечеству получить практически неисчерпаемый источник энергии. Согласно расчетам на единицу термоядерного топлива, в ИТЭР вырабатывается в 10 миллионов раз больше энергии, чем при сжигании органического топлива, и в 100 раз больше, чем при расщеплении урана в атомных реакторах.
При этом термоядерная энергетика абсолютно безопасна для окружающей среды. Современные альтернативные методы получения электроэнергии, такие как солнечные батареи и ветряки, существенно проигрывают традиционным тепловым и атомным электростанциям из-за ограниченности сферы их применения. Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) успешно применяются только там, где невозможно использовать другие способы получения энергии, так как эффективность зависит от многих внешних факторов (например, от числа солнечных дней или силы ветра). Поэтому строить базовую энергетику на их основе нецелесообразно.
Термоядерные электростанции в этом отношении гораздо стабильнее и подходят для массового использования в течение всего года. Однако сначала нужно решить две серьезные проблемы: обеспечить стабильно высокую температуру плазмы для ее горения, чтобы реакция синтеза была непрерывной, и достичь самовоспроизводства трития — редкого изотопа, использующегося в качестве топлива. Проблема в том, что пока не удалось построить установку, способную нагреть плазму до 100 миллионов градусов и удерживать такую температуру в течение определенного времени. С этой целью в мире построено более 100 токамаков – тороидальных вакуумных камер с магнитными катушками. Такие камеры заполняют смесью дейтерия и трития, при нагревании газ превращается в плазму, через которую пропускают ток. Протекание тока и приводит к зажиганию в камере плазмы, а чтобы раскаленное вещество не прожгло стенки токамака, его удерживают на расстоянии с помощью магнитного поля.
Но разогреть плазму до нужной температуры только с помощью тока невозможно. Нужны и другие инструменты, например, микроволновое излучение на резонансных частотах или инжекция быстрых нейтральных атомов. При этом температура магнитов, расположенных в непосредственной близости с плазмой, должна поддерживаться на уровне абсолютного нуля. Кроме того, в свободном виде трития на нашей планете чрезвычайно мало, поэтому на ИТЭР будут проводиться эксперименты с получением данного изотопа в результате реакции лития с нейтронами урана. Ожидается, что количество получаемого в камере трития превысит объем расходуемого изотопа. Таким образом, установка сможет работать без перебоев с постоянным запасом топлива.
Создание новых чистых источников энергии с постоянным уровнем генерации остается важной задачей, и термоядерная энергетика может стать решением проблемы, обеспечив доступ к электроэнергии в глобальном масштабе без использования ископаемого сырья. ИТЭР должен на практике продемонстрировать возможности термоядерной энергетики, что позволит в ближайшие десятилетия приступить к строительству термоядерных электростанций. Хотя термоядерная энергия полностью не заменит возобновляемую, она поможет значительно сократить объемы применения традиционных «грязных» источников энергии.
Эксперт: Артем Евланов, генеральный директор ООО «ИНТЭК-Строй»
Вернуться назад
