Во Франции начали строить «искусственное Солнце» – инновационный источник энергии

В исследовательском центре Кадараш во Франции, в 65 км от Марселя, началось строительство первого в мире экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Церемонию открыл президент Эммануэль Макрон - под музыку из киносаги «Звездные войны». Об этом пишет ВВС.

Ученые всерьез называют ИТЭР искусственным солнцем. В вакуумной камере размером с 10-этажный дом - 30 м в высоту и столько же в диаметре - планируется в промышленном масштабе воспроизвести процесс термоядерного синтеза, питающий энергией нашу звезду.

В теории термоядерный синтез - неисчерпаемый источник энергии. Всего нескольких граммов водородного топлива достаточно, чтобы обеспечить теплом и электричеством тысячи домов, а «брикет» размером с ананас может заменить 10 тыс. тонн угля.

Только, в отличие от традиционных тепловых или атомных электростанций, термоядерный реактор не загрязняет атмосферу выбросами парниковых газов и не оставляет токсичных радиоактивных отходов.

«Мы вдохновлялись Вселенной и звездами, где термоядерный синтез создает энергию на миллиарды лет вперед», - заявил генеральный директор ИТЭР Бернар Биго.

Участники проекта подчеркивают: ИТЭР - экспериментальный реактор. Это не термоядерная электростанция, а площадка для беспрецедентного физического эксперимента.

Однако, если все пойдет по намеченному плану, этот эксперимент определит будущее всей энергетики на планете.

«ИТЭР - совершенно потрясающий научный проект. Он объединил весь мир для создания чистого и возобновляемого источника энергии - энергии будущего, - заявил глава британского агентства атомной энергетики Иэн Чапман. - Это возможность продемонстрировать всему миру, что реакция термоядерного синтеза возможна и на Земле».

ИТЭР - самая масштабная научная стройка в истории человечества. В эксперименте принимают участие 35 стран: Индия, Китай, Россия, США, Южная Корея, Япония и страны ЕС (плюс Великобритания и Швейцария) - это 80% всей мировой экономики и больше половины населения планеты.

Еще в 1985 году было подписано соглашение между США и СССР о совместном строительстве токамака.

После того как площадкой для строительства реактора утвердили французский Кадараш, основной объем финансирования (45%) взял на себя Евросоюз. Остальные расходы страны-участницы делят поровну.

«Это Солнце на Земле»

Топливом в токамаке служат две разновидности водорода (их называют изотопы) - дейтерий и тритий. В отличие от нефти, газа и урановой руды, запасы и того и другого практически не ограничены: один в промышленных масштабах добывается из воды Мирового океана, другой - из лития, в результате довольно несложной реакции.

В мире созданы сотни токамаков, но ИТЭР - первый реактор, где термоядерный синтез планируется поддерживать за счет цепной реакции горения самой плазмы. Для этого нужно «всего лишь» разогреть водород до нескольких миллионов градусов и каким-то образом удержать его, не дав раскаленной плазме разлететься.

«Это Солнце на Земле, только с температурой в 10 раз выше, - объясняет ученый Анатолий Красильников. - Но Солнце - это огромный шар, оно само себя удерживает за счет гравитации, а мы для этого используем магнитное поле. Расплавить его невозможно - получается как бы магнитная стенка, и в этом уникальность советского изобретения».

Как это работает

• В полое кольцо токамака впрыскивается несколько граммов дейтерия и трития - изотопов водорода
• Водород нагревается до температуры в несколько млн градусов, превращаясь в плазму - ионизированный газ, в котором электроны оторваны от ядер атомов
• Магнитное поле, обеспечиваемое сверхпроводящими магнитами общим весом в 10 тыс. тонн, удерживает плазму и придает ей форму
• Когда температура достигает примерно 150 млн градусов (это в 10 раз жарче, чем на Солнце), начинается термоядерная реакция
• Атомы дейтерия и трития сливаются, образуя один атом гелия-4 и один нейтрон, обладающий огромной энергией (около 3,5 МэВ)
• Нейтроны покидают магнитную ловушку, и за счет своей кинетической энергии нагревают воду в стенках токамака
• Вода превращается в пар, который вертит турбины

Но главное отличие, по словам ученых, - это абсолютная безопасность термоядерного реактора, поскольку там попросту нечему взрываться.

«В случае аварии наш бублик просто потухнет, и его придется зажигать заново, - уверяет Красильников. - Температура плазмы в ИТЭР - около 200-300 млн градусов. Если даже случится так, что магнитное поле не выдержит и плазма выплеснется на стенку реактора, температура сразу же упадет на порядок - и реакция просто прекратится».

«Все, что только понасоздавало человечество»

Все эксперты сходятся в том, что осуществить грандиозный проект в одиночку было бы не под силу ни одной стране мира. И дело даже не в деньгах, а в уникальных ноу-хау, разработанных учеными в рамках международного сотрудничества.

«По существу это клуб технологически развитых стран, каждая из которых принесла в проект свою технологию, - уверяет Красильников. - Мы придумали токамак, кто-то придумал первую стенку, кто-то - метод дополнительного нагрева, кто-то - лучшие инжектора, кто-то - сверхпроводники... ИТЭР объединил на своей площадке все, что только понасоздавало человечество».

Например, магнитные катушки реактора. Каждая из них размером с четырехэтажный дом и весом 360 тонн. Для создания сверхпроводимости магниты охлаждены жидким гелием до -269 градусов по Цельсию.

13-метровый центральный соленоид весит 1000 тонн и создает магнитное поле такой силы, что его хватит, чтобы поднять в воздух авианосец.

Согласно соглашению о партнерстве, все государства-члены ИТЭР имеют равные права на использование токамака и всех использованных при его строительстве технологий. Выйдя из проекта, любая страна-участница рискует оказаться в научной изоляции.

Впрочем, выходить никто и не собирается. По словам участников проекта, ИТЭР - это еще и уникальный социальный эксперимент: когда люди из разных культур, с разной ментальностью работают вместе. «В политическом смысле наши страны наверняка будут переживать и потепление, и похолодание отношений, - уверен Красильников. - Но ИТЭР будет, как ледокол, идти вперед».