Во Франции официально началась сборка экспериментального термоядерного реактора ITER

Состоялась официальная церемония начала сборки экспериментального термоядерного реактора ITER, в которой приняли участие президент Франции Эммануэль Макрон и главы правительств стран-партнеров ITER. Ожидается, что первая плазма в ITER будет получена в декабре 2025 года, а в 2035 году начнутся эксперименты с дейтерий-тритиевой плазмой. Трансляция церемонии велась на Youtube.

Проект международного экспериментального термоядерного реактора ITER стартовал в 1992 году, в настоящий момент в нем участвуют Китай, Европейский Союз, Индия, Япония, Российская Федерация, Южная Корея, Казахстан и США. Его главная цель заключается в демонстрации возможности коммерческого использования энергетического реактора, в котором идут реакции синтеза более тяжелых элементов из более легких, и решении целого ряда физических и технологических проблем, которые возникают при создании подобной электростанции.

Сам реактор представляет собой магнитную ловушку типа токамак, в которой шнур из разогретой до нескольких сотен миллионов кельвинов дейтерий-тритиевой плазмы, находящийся внутри вакуумной камеры, удерживается от разлета и касания стенок магнитным полем определенной конфигурации, создаваемой системой сверхпроводящих катушек. Перед началом работы вакуумная камера откачивается системой насосов, после чего в нее напускается рабочая смесь газов. Затем при помощи индуктора создается пробой газовой смеси и зажигается разряд, после чего начинается повышение температуры плазмы (увеличение энергии ионов и электронов) при помощи целого ряда методов. 

В ходе реакции ядра дейтерия и трития сливаются вместе с образованием альфа-частицы и нейтрона, при этом выделяется 17,6 мегаэлектронвольт энергии, которая распределяется между продуктами реакции. Альфа-частицы, постепенно диффундируя из центра плазменного шнура на его периферию, в конечном итоге попадают в область дивертора, откуда удаляются из плазмы. Нейтроны же попадают в бланкет, где замедляются, нагревая теплоноситель (воду) или участвуют в наработке трития из лития. Вся вакуумная камера вместе с магнитными катушками, индуктором, системами откачки, подачи топлива, нагрева плазмы и диагностики ее параметров заключены в криостат, который играет роль опорной конструкции и своеобразного вакуумного термоса. Криостат, в свою очередь, окружен бетонной биозащитой, толщиной несколько метров, для обеспечения радиационной безопасности.

ITER считается одной из сложнейших физических установок, которые когда-либо создавались человеком, общая масса реактора оценивается в 23 тысячи тонн, а сам он занимает огромное здание. Строительство началось в 2007 году в исследовательском центре Кадараш на юге Франции, а в конце мая 2020 года в завершенную шахту реактора начали устанавливать основание криостата, общей массой 1250 тонн, что можно считать отправной точкой процесса создания самого реактора. Однако лишь 28 июля 2020 года президент Франции Эммануэль Макрон, главы правительств стран-партнеров ITER, а также ряд участников проекта провели официальную церемонию начала сборки реактора.

Ожидается, что завершение работ и получение первой плазмы в ITER состоится в декабре 2025 года. При этом лишь в 2035 году начнутся эксперименты с дейтерий-тритиевой плазмой, в ходе которых реактор должен будет удерживать высокотемпературную плазму в течение 400 секунд и выйти на тепловую мощность 500 мегаватт.

Разработка термоядерных реакторов ведется не только на международном уровне — целый ряд частных компаний пытается достичь успеха в этом. Подробнее об этом можно узнать из нашего блога и материала.

Александр Войтюк