Установка JET (Англия). В дейтериево-тритиевой плазме осуществлена термоядерная реакция с выделяемой мощностью 17 МВт и Q ≈0,6
На установках последнего поколения токамаков (TFTR, JET, JT-60) достигнуты температура и плотность плазмы, близкие к требуемым для термоядерного реактора, и осуществлена управляемая термоядерная реакция относительно малой мощности. Завершен принципиальный этап в разработке новой энергетики – осуществлена научная демонстрация управляемой термоядерной реакции синтеза в лабораторных условиях.
Что дальше?
Дальше – демонстрация управляемой реакции синтеза с термоядерной мощностью несколько сотен мегаватт и отработкой технологии ее практического использования. На юге Франции осуществляется глобальный мегапроект, который впервые позволит реализуя реакцию управляемого термоядерного синтеза тестировать технологию в промышленном масштабе. Все, что касается так называемого проекта ИТЭР, можно охарактеризовать словом “большой”. Он будет тяжелее, чем три Эйфелевых Башни. Обмотки его сверхпроводящих магнитов, если их растянуть, обойдут земной шар по экватору дважды. И его ориентировочная цена — €15 миллиардов (или $16.8 миллиардов), делает его одним из самых масштабных научных проектов в истории. Страны-партнеры по проекту ИТЭР –Евросоюз, Индия, Китай, Россия, США, Южная Корея, и Япония представляют половину населения Земли. Если этот проект будет успешным, реактор сделает возможной разработку коммерческих реакторов. (ITER –International Thermonuclear Experimental Reactor).
Некоторые ученые не поддерживают инвестиции в термоядерный синтез. Они мотивируют это тем, что, учитывая, насколько технология далека от реализации на рынке, лучше делать наши финансовые вложения в проверенные методы получения энергии. В их рассуждениях есть доля истины, имея в виду, что термоядерного синтеза можно достичь только в больших установках и за большое время, и инвестиции требуются большие.
В 1970-е годы американские исследователи сделали оценку, что для получения коммерческой термоядерной энергии требуются ежегодные инвестиции $2-3 миллиарда в период примерно до 1990-2005 (в зависимости от прилагаемых усилий). Также они оценили минимальный уровень финансирования, необходимый для исследований в этой области, чтобы они вообще когда-либо увенчались успехом. К сожалению, бюджет исследований термоядерного синтеза оставался меньше этой планки на протяжении более, чем 30-и лет.
Однако потенциал термоядерного синтеза попросту слишком велик, чтобы сдаваться. И, действительно, прогресс, достигнутый за последние годы, несмотря на недостаток финансирования, дает основания для дальнейших инвестиций. На установках по всему миру достигнуты необходимые для синтеза температуры, усовершенствованы технические возможности. Проект ИТЭР, когда он заработает, вобрав в себя все эти усовершенствования, позволит получить долгожданный поджиг плазмы, и мы окажемся в одном лишь шаге от конечной цели — получения термоядерной энергии для электросети.
Без термоядерного синтеза энергетические возможности грядущих поколений будут существенно ограничены – и это создаст проблемы в равной мере для развитых и развивающихся стран. Академик Лев Андреевич Арцимович, один из изобретателей токамака, сказал, что “термоядерный синтез будет готов тогда, когда он будет нужен обществу”. Хочется надеяться, что он был прав. Но, вместо того, чтобы оставить исследователей наедине с проблемами термоядерного синтеза, миру следует инвестировать в эту технологию. От этого может зависеть наше будущее.
Запуск ИТЭР и получение первой плазмы планируется в 2026 году.
Вот некоторые физические проблемы на пути к ИТЭР:
— взаимодействие плазмы с поверхностью пластин дивертора
— управление ELM
— гашение разряда при потере устойчивости (срыве)
— безиндукционное поддержание тока по плазме
— проблема накопления примесей в центре токамака
— надежная диагностика плазмы в условиях большой тепловой и радиационной нагрузки
… все эти проблемы, и многие другие, на пути к решению. О подробностях Вы можете узнать при обучении на кафедре физики плазмы. В решении некоторых проблем, связанных с управляемым термоядерным синтезом, активно участвуют сотрудники кафедры. Ведется совместная работа с коллективом ИТЭР и уже работающих токамаков во всем мире. Наши студенты имеют все основания рассчитывать на участие в ней!
Рассказывает аспирант кафедры физики плазмы Перевалов Артур: