Нередко можно услышать, что строительство электростанции на основе термоядерного реактора является инженерной, а не научной задачей, то есть, проще говоря, не является какой-то серьезной проблемой с точки зрения фундаментальной науки. С какими трудностями сталкиваются специалисты при строительстве ИТЭР?АП: На самом деле науки в реализации проекта ИТЭР очень много. Более того, многие инженерные и технические решения приходилось менять в соответствии с текущими экспериментами на крупных термоядерных исследовательских установках, которые проводятся во всем мире. В частности, это обусловило некоторый сдвиг по срокам и удорожание [проекта].
Здесь, как я люблю говорить, наука подбрасывает сюрпризы. То есть мы рассчитываем на одно техническое решение, а текущие эксперименты показывают, что нужно искать иное решение. Как правило, иное означает более сложное, более дорогое, более наукоемкое. Таких примеров было много, что подтверждает: научная составляющая в эксперименте играет огромную роль. Конечно же, нельзя умалять заслуги инженеров и техников, но именно наука во многом определяет конфигурацию международного проекта.
Криостат в ИТЭР
Фото: © ITER Organization,
http://www.iter.org/.
ЛХ: Скажу сразу: утверждение неверное. ИТЭР строится как последняя физическая установка, призванная решить главную фундаментальную проблему: можно ли организовать самоподдерживающую дейтерий-тритиевую реакцию с нагревом альфа-частицами плазмы токамака? Есть другая фундаментальная проблема: какова будет эрозия поверхностей, контактирующих с плазмой?
Тепловые потоки плазмы настолько велики, что в определенных условиях поверхность вольфрамовых пластин будет испаряться с переосаждением в виде рыхлой (фрактальной) пленки, свойства которой уникальны. Знание этих свойств может дать новый толчок в технологическом развитии.
Проблем, которые заставляют «переобуваться на ходу», много. Например, в научном плане: несколько лет назад все крупные установки мира подтвердили новое явление — при организации улучшенного удержания в центре плазменного шнура его периферия становится неустойчивой, и энергия, заключенная в этом слое, на стенку выбрасывается за очень короткое время — так называемый ELM (Edge Localized Mode). До подтверждения этого явления тепловая нагрузка на первую стенку по первоначальному проекту составляла 0,5 мегаватта на квадратный метр. После тепловую нагрузку пришлось поднять до 5 мегаватт на квадратный метр, что создало большую проблему съема тепла.
По инженерным системам в проекте изначально были заложены предельные требования по величине параметров и качеству изготовления, учитывая, что мы идем в неизведанное и должен быть «запас прочности». При этом зачастую одну и ту же систему делают страны с различным технологическим и научным уровнем и стандартами производства. Поэтому иногда решение о переделке некоторых систем принимается «с колес». Процедура создания систем устроена так, что после каждого этапа изготовления необходимо остановиться и сдать этот этап специалистам ИТЭР. А это аналогично так называемой военной приемке.
План ИТЭР: построенные и строящиеся объекты
Фото: © ITER Organization,
http://www.iter.org/.
Насколько экономически оправданным является использование термоядерной энергетики по сравнению с зеленой?ЛХ: Основной недостаток зеленой энергетики — распределенная по территории мощность и колебания мощности во времени. Сложности с накоплением энергии. Появились исследования об отрицательном воздействии этой энергетики на среду. Такой энергетике сложно обеспечить электрическую мощность для промышленности. Поэтому такие страны, как Франция, развивают атомную энергетику.
В так называемом чистом варианте при сохранении высокой удельной мощности термоядерная энергетика гораздо безопаснее атомной, при том что топливо — дейтерий — добывается из воды, а
тритий нарабатывается в самом термоядерном реакторе.В гибридном, так называемом грязном варианте, термоядерный реактор можно использовать для трансмутации отходов переработки ядерного топлива. Один реактор может обеспечить дешевым топливом 3-4 ядерных реактора. Уже при достигнутых параметрах современных токамаков возможно построение экономически выгодной ядерной энергетики с использованием термоядерного реактора.
