Ядерный реактор в коммуне откроет новую эру в энергетике
В исследовательском центре Cadarache, расположенном во французской коммуне Сен-Поль-ле-Дюранс, стартовал процесс сборки первого в истории термоядерного реактора ИТЭР. Он сможет повторить на Земле процессы, которфе происходяят в звездах, когда при сверхвысоких температурах и давлении сливаются ядра изотопов водорода, выделяя колоссальную энергию и создавая энергетическое изобилие.
***
Реализация этого масштабного международного проекта позволит человечеству получить доступ к неисчерпаемой энергии, проложив дорогу к термоядерным электростанциям будущего, которые должны стать не только в четыре раза эффективнее современных атомных, но также чище и безопаснее их. У источников энергии будущего, топливом для которых может служить морская вода, не будет проблем с неконтролируемыми цепными реакциями и опасными радиоактивными отходами.
ИТЭР — самое сложное техническое сооружение в истории человечества. Основная конструкция состоит из 10 млн деталей. Это больше, чем в Большом адронном коллайдере. Инженеры называют её «крупнейшим в мире паззлом».
Создание экспериментального термоядерного реактора (ИТЭР, International Thermonuclear Experimental Reactor) на базе концепции токамака является ярчайшим примером масштабного многолетнего международного сотрудничества в сфере развития ядерной энергетики. Проект, цель которого — продемонстрировать возможность управляемого термоядерного синтеза с временем горения и мощностью промышленного масштаба, является плодом совместной работы стран Евросоюза, а также России, США, Индии, Китая, Южной Кореи и Японии. Вклад Евросоюза — 45 процентов от стоимости установки, остальные страны, включая Россию вносят по 9 процентов. Запуск реактора, расположенного рядом с исследовательским центром Кадараш на юге Франции, запланирован на 2025 год, тогда же ученые надеются получить первую плазму. А процесс масштабного синтеза должен быть запущен к 2035 году.
Схема реактора ИТЭР: габаритные размеры реактора ~ 40×40 м; 1 — центральный соленоид (индуктор); 2 — катушки полоидального магнитного поля; 3 — катушка тороидального магнитного поля; 4 — вакуумная камера; 5 — криостат; 6 — дивертор
Через четырнадцать лет после получения официального разрешения учёные наконец-то начали сборку гигантского термоядерного реактора ИТЭР. Экспериментальный реактор призван продемонстрировать, что ядерный синтез может быть безопасным источником энергии на Земле.
ИТЭР — самое сложное техническое сооружение в истории человечества. Основная конструкция состоит из 10 млн деталей. Это больше, чем в Большом адронном коллайдере. Инженеры называют её «крупнейшим в мире паззлом».
Для сборки конструкции в крошечную коммуну Сен-Поль-Ле-Дюранс на юге Франции в последние несколько месяцев поступали компоненты с производственных площадок по всему миру. Теперь их тщательно соберут вместе.
Семь уровней здания ITER вмещают все виды оборудования, трубы, электрические кабели, линии питания токамака и др. 3D-модель
Комплекс ИТЭР с реактором в центре. 3D-модель
Непосредственно сам реактор состоит из миллиона частей
Вакуумная камера
Катушки тороидального магнитного поля
Катушки полоидального магнитного поля
Криостат ИТЭР высотой 30 метров
Система водяного охлаждения
На сборке реактора работает около 2300 человек. «Построение машины по частям похоже на сборку трёхмерного паззла с жёсткими требованиями по времени», — сказал генеральный директор ИТЭР Бернард Биго.
«Все аспекты управления проектами, инженерии, управления рисками и логистики должны сочетаться с точностью швейцарских часов, — сказал он, — У нас есть сложный сценарий, которому нужно следовать в течение следующих нескольких лет».
Проект ИТЭР идёт с отставанием от графика на пять лет, а его первоначальный бюджет уже вырос в три раза примерно до 20 миллиардов евро.
ИТЭР относится к термоядерным реакторам типа «токамак» — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза. В вакуумной камере ядра дейтерия и трития сливаются, с образованием ядра гелия (альфа-частица) и высокоэнергетического нейтрона. Плазма в токамаке удерживается не стенками камеры, а комбинированным магнитным полем — тороидальным внешним и полоидальным полем тока.
В амбициозном международном проекте принимают участие Россия, США, ЕС, Китай, всего 35 стран. Термоядерный реактор, предложенный советскими физиками в 1985 году, был согласован на встрече президентов Рейгана и Горбачёва. С тех пор шла подготовка и проектирование, в 2001 году подготовлен технический проект, а в 2005 году страны-участники определились с местом строительства — окрестности города Кадараш на юге Франции.
Площадка ИТЭР
Задача ИТЭР — продемонстрировать управляемую реакцию синтеза с термоядерной мощностью несколько сотен мегаватт и отработкой технологии её практического использования. После этого можно строить такие же установки по всему миру.
На первом этапе реактор будет работать в импульсном режиме при мощности термоядерных реакций 400–500 МВт и длительности импульса около 400 с. На втором этапе будет отрабатываться режим непрерывной работы реактора, а также система воспроизводства трития.
Сборка реактора продолжится пять лет.
Первые эксперименты с рабочей плазмой на ИТЭР должны начаться в декабре 2025 года. На полную мощность реактор планируют вывести к 2035 году.
Учёные едины во мнении, что за термоядом — будущее энергетики. Запасы дейтерия в воде океанов неисчерпаемы, содержание лития в земной коре в 200 раз больше, чем урана (из лития получают тритий непосредственно на ИТЭР). Есть и другие преимущества: радиационная биологическая опасность термоядерных реакторов примерно в тысячу раз ниже, чем реакторов деления; возможность размещения реактора в любом месте; отсутствие «тяжёлых» радиоактивных отходов, которые можно использовать для изготовления «грязных» бомб; физическая невозможность разгона («взрыва») реактора.