Ближайшие 10 лет могут стать решающими для термоядерной энергетики - эксперт

Новосибирск. 11 октября. ИНТЕРФАКС - Надежные экспериментальные установки управляемого термоядерного синтеза (УТС), способные стать основой для применения в энергетике, могут появиться уже через 10 лет, считает замдиректора Института ядерной физики им.Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) Петр Багрянский.

"Продемонстрировать какое-то надежное усиление мощности больше единицы - наверное, получится в течение десяти лет", - сказал он "Интерфаксу".

Багрянский отметил, что в настоящее время в мире реализуется довольно много частных проектов УТС с инвестициями в миллиарды долларов.

"Частный капитал взялся за термояд, к чему это приведет - посмотрим, потому что частным инвесторам могут обещать результат в течение, допустим, 4-5 лет", - сказал он.

Также, сказал он, реализуется обширная программа термоядерных исследований Китая - именно на китайской установке EAST достигнуто самое большое на сегодняшний день время удержания плазмы - 1 тысяча секунд (17 минут).

Также в Китае, отметил он, к 2027 году планируется построить новую установку BEST (Burning plasma Experimental Superconducting Tokamak, Сверхпроводящий экспериментальный токамак с горящей плазмой), чтобы продемонстрировать 200 МВт термоядерной мощности, создан технологический комплекс CRAFT (Comprehensive Research Facility for Fusion Technology, Комплексный исследовательский центр термоядерной технологии), где отрабатываются различные технологии для УТС: нагрев плазмы, магнитные системы и так далее.

Что касается частных проектов, сказал он, из новых игроков появилась Commonwealth Fusion Systems (CFS), выделившаяся из Массачусетского технологического института с проектом токамака SPARC с полем 12 Тесла внутри, что открывает возможность создать рекордную объемную плотность мощности в плазме термоядерного реактора.

При этом, заметил Багрянский, одним из ключевых моментов для термоядерных установок является именно создание сильных магнитных полей, для чего требуются магнитные катушки на основе высокотемпературной сверхпроводимости.

При этом, сказал ученый, американские исследователи используют продукцию российской компании "СуперОкс", наладившей производство высокотемпературных сверхпроводников с рекордными характеристиками.

Еще одна американская компания - TAE Technologies - продемонстрировала технологию создания и стационарного поддержания параметров плазменного столба, из которого за счет сильного диамагнетизма полностью вытеснено магнитное поле, что может дать заметный выигрыш в удержании энергии плазмы.

Также развиваются проекты установок УТС в Швеции, Германии, Японии, Республике Корея.

"Очень хорошие результаты на корейском токамаке К-star, там за сотню секунд уже удержание и температура хорошая. Введен в эксплуатацию токамак JT-60SA в Японии, хотя он немного отстает по параметрам от передовых проектов, но все равно там много интересной физики. В течение ближайших лет эта установка будет лидером в исследованиях на токамаках после завершения работ на установке JET в Великобритании", - сказал он.

В России, сказал он, реализуются проект ТРТ, токамака с реакторными технологиями, он предполагает работу с высокотемпературными сверхпроводниками и полем 8 Тесла, есть проект УФЛ-2М в Сарове - идея там состоит в том, чтобы быстро и равномерно разогреть лазером термоядерное топливо и там успела произойти реакция, пока ее удерживают собственные силы инерции.

Продолжается и отработка технологий УТС в ИЯФ на основе открытых ловушек, сказал Бвагрянский.

Ключевую роль в поддержке отечественных исследований в области управляемого термоядерного синтеза, отметил он, играет инициированный и координируемый государственной корпорацией "Росатом" федеральный проект "Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий" комплексной программы "Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года".

Этот федеральный проект в настоящее время продлен до 2030 года, напомнил ученый.

В целом, отметил он, применимость УТС в энергетике будущего будет зависеть от скорости преодоления технологических барьеров и от того, будут ли доступные технологии экономически эффективными и конкурентоспособными.

"Для технологий магнитного удержания одним из барьеров является стойкость той самой первой стенки, которая смотрит на плазму: стойкость по отношению к тепловым нагрузкам, при этом они не должны сильно нагреваться, плавиться, разрушаться, выделять примеси", - сказал он.

Также, по его словам, важна устойчивость к нейтронным нагрузкам. Если работать с дейтерием-тритием, то поток нейтронов с энергией 14 МЭв должен быть ограничен в пределах 0,5 МВт на кв. м.

"При бомбардировке нейтронами с такой энергией ядра атомов мишени, в данном случае металла или другого материала первой стенки, выбивается из своего положения в кристаллической решетке, нейтронный поток перемешивает кристаллическую структуру, хаотизирует ее, и материал теряет свои свойства. Это существенный технологический барьер", - сказал ученый.