Успешный эксперимент в сфере термоядерного синтеза с нагреванием плазмы китайскими учеными в токамаке EAST вызвал несколько нездоровый ажиотаж в СМИ вплоть до предположений, что теперь «нефть будет не нужна». О том, насколько международное научное сообщество продвинулось в деле «синтеза энергии звезд», как в этом отношении дела обстоят у России и как скоро мы «откажемся от нефти», читайте в материале «Сенсаций.Нет».
После успешного эксперимента китайских ученых по поддержанию рабочего состояния горячей плазмы в термоядерном реакторе в течение более чем 17 минут (1066 секунд) некоторые российские СМИ вышли с громкими заголовками из разряда «Нефть будет не нужна: чего достигли китайские ученые».
На самом деле речь идет о том, что в рамках очередного пуска китайского токамака EAST ученым удалось побить собственный рекорд работы горячей плазмы на 10 секунд. Предыдущий рекорд — тоже с громкими заголовками, а-ля «Насколько это приближает людей к энергии «рукотворных звёзд»?» — в самом конце декабря 2021 года на том же реакторе составил 1056 секунд.
Здесь уже появилось много странных слов и специфических терминов, поэтому стоит некоторые из них пояснить и кратко рассказать, о чем это все вообще?
Вся эта история, разумеется, про дешевую и практически «вечную» энергию, которая в теории может быть достижима реакцией термоядерного синтеза. Если максимально упрощать, то в обычном ядерном реакторе идет процесс распада активного вещества (как правило, уранового топлива) с выделением энергии.
В термоядерном реакторе должен идти, напротив, процесс синтеза. Примерно такой же, как происходит в звездах. И в теории, если этот процесс все же запустить, то и энергия будет выделяться в процессе этого самого синтеза в течение многих лет без особых «отходов производства». При этом мощности, которых планируется достичь, измеряются в пределах 500 МВт и далее до бесконечности. Для сравнения, Молдавская ГРЭС при нормальных поставках газа снабжала всё Приднестровье и огромную часть Молдавии энергией при мощности в 157МВт.
Тем не менее технических нюансов, которые не позволяют облагодетельствовать дармовой термоядерной энергией весь мир «вот прямо сейчас» множество. Здесь и сохранение стенок реактора, поскольку плазма в ходе реакции разогревается (ну, как минимум, в EAST в 2021 году) до 70 миллионов градусов по Цельсию, и необходимость сделать так, чтобы импульс, который «зажигает» эту самую плазму был меньше, чем та энергия, которую выдаст реактор. И ещё масса всего очень специфического из сферы ядерной физики.
Однако в авангарде этих исследований всегда был СССР, а теперь Россия. Собственно, именно советские ученые придумали конструкцию токамака, реактора в форме тора, где плазма удерживается от соприкосновения со стенками реактора магнитным полем.
И у нас такой реактор есть, более того, он очень интересно работает. И, что важно, не только в направлении термоядерного синтеза, а и на куда более близкие цели в ядерной энергетике, о чем будет сказано чуть ниже.
К 1978 году ведущим технологическим и ядерным державам стало понятно, что в одиночку такой проект не реализовать. Тогда появилась идея INTOR (Международного реактора на токамаке). В этот проект включились четыре участника: Советский Союз, Европейское сообщество по атомной энергии, Соединенные Штаты и Япония. Но в силу политических разногласий, а проще говоря, «холодной войны», проект так и остался на бумаге.
В 1985 году к власти в СССР пришел Михаил Горбачев. И международная конъюнктура кардинально изменилась. К идее международного проекта по ядерному синтезу предложил вернуться академик Евгений Велихов. В этот раз договорённости были достигнуты и проект под названием ITER при участии Франции (где и строят этот комплекс), России и США все же стартовал. Постепенно к нему стали присоединяться и другие участники: Европейский союз, Китай, Индия, Япония, Республика Корея, Швейцария, Британия и ряд других.
Что важно, Россия занялась созданием ключевых систем, в том числе и компонентов токамака, то есть «сердца» всего этого проекта. И это объясняет то, почему наших ученых из проекта не выдворяют, несмотря ни на какие санкции. Без нас ITER просто не будет работать. Ну или если и заработает вновь, то очень нескоро.
В России между тем есть свой токамак Т-15МД. И, что важно, это реактор гибридного типа. То есть он не только работает с плазмой, но еще и позволяет трансмутировать торий-232 в уран-233. А этот изотоп урана, в свою очередь, очень хорошо подходит для стандартного ядерного топлива. При этом тория в недрах больше, и он дешевле, чем урановая руда.
Успешные эксперименты с плазмой на Т-15МД идут с апреля 2023 года. И самое главное — с учётом санкций и нынешней непростой конъюнктуры у России есть вся проектная документация по ITER. Правда, на конец 2024 года ITER все еще продолжал достраиваться и перестраиваться, а сумма уже вложенных в проект денег оценивалась в 22 миллиарда долларов. Даже с учетом того, что в России ядерные разработки и строительство соответствующей инфраструктуры дешевле – это все равно очень большие деньги. При этом важно понимать, что ITER, да и китайский EAST – это экспериментальные реакторы. Они не про то, чтобы вырабатывать энергию, а скорее, про то, чтобы доказать, что такая выработка в принципе возможна. И сейчас они энергию и деньги тратят.
И вот тут мы подходим к следующему шагу в этой истории, к проекту DEMO, демонстрационного реактора, который будет показывать уже промышленные мощности и длительность работы. Согласно открытым данным, строить его планировалось в 2033 году, а первый этап конструирования должен был начаться в 2024-м. Но, как мы видим, на текущий момент не завершен окончательно даже ITER. Да и результаты в 17 минут – это явно не то, что можно назвать «промышленными мощностями». Хотя ITER не дает пока и таких. Его максимальное время разряда – до 1000 секунд, правда с перспективой выхода на 3000.
Кстати, о том, что после DEMO должны появиться коммерческие термоядерные реакторы, которые «укротят плазму» и мы войдем в новый век «вечной энергии» оптимистически настроенные СМИ писали еще в 2008 году. Но оказалось, что ядерная физика – вещь небыстрая.
И нет, мы здесь не выступаем с позиции каких-то неолуддитов. За научное сообщество мы действительно рады, и 17 минут с копейками работы активной плазмы – это очень много и хорошо. Более того, радует и динамика роста времени такой работы. И мы искренне желаем успехов участникам ITER — как китайским, так и нашим, российским.
Но вот заголовки СМИ о том, что «Нефть будет не нужна» выглядят даже на наш, сугубо гуманитарный и дилетантский взгляд, как-то слишком оптимистично.
