В токамаке заряженные частицы удерживаются магнитным полем, за исключением высокоэнергетических нейтронов, которые вылетают и ударяются о стенки камеры, передают своё тепло и тем самым нагревают воду, протекающую за стенкой.

Теоретически энергию можно было бы получить из образующегося пара, приводящего в движение турбину.

“Это, если хотите, преемник длинного ряда исследовательских устройств“, – пояснил Ричард Питтс, руководитель секции научного отдела ITER.

“Физика токамаков изучается уже около 70 лет, с тех пор как первые эксперименты были проведены в России в 1940-50-х годах“, – добавил он.

По словам Питтса, ранние токамаки представляли собой небольшие настольные устройства. “Затем, постепенно, они становились всё больше и больше“, – добавил он.

Преимущества термоядерного синтеза

Атомные электростанции существуют с 1950-х годов, используя реакцию деления, при которой атом расщепляется в реакторе, выделяя при этом огромное количество энергии.

Преимущество деления в том, что это уже проверенный и испытанный метод: сегодня в мире работает более 400 ядерных реакторов для организации управляемой, самоподдерживающейся цепной реакции деления.

Но хотя ядерные катастрофы в истории случались нечасто, взрыв на 4-м энергоблоке Чернобыльской АЭС в апреле 1986 года стал убедительным напоминанием о том, что риски существуют.

Более того, остро стоит проблема захоронения радиоактивных отходов.

Специалисты ITER отмечают, что термоядерная установка аналогичного масштаба будет вырабатывать энергию из гораздо меньшего количества химических веществ – всего нескольких граммов водорода.

Кроме того, отмечает Лабан Кобленц, в термоядерной установке используются дейтерий и тритий, а на выходе образуется нерадиоактивный гелий и нейтрон.

Проблемы ITER

Проблема термоядерного синтеза, подчеркивает Кобленц, заключается в том, что эти подобные реакторы по-прежнему чрезвычайно сложно построить.

“Вам нужно довести температуру до 150 миллионов градусов. Вам нужна огромная камера и так далее. Это просто трудно сделать“, – говорит он.

Первоначальный график проекта ITER предусматривал 2025 год в качестве даты запуска первой плазмы, а полный ввод системы в эксплуатацию был запланирован на 2035 год.

Однако сбои в работе компонентов и задержки, связанные с пандемией COVID-19, привели к сдвигу сроков и увеличению бюджета.

В начале пути (iter – “путь” на латыни) смета проекта составляла 5 миллиардов евро, но теперь она выросла до более чем 20 миллиардов.

“Мы и раньше сталкивались с трудностями, просто из-за сложности и множества уникальных материалов, уникальных компонентов в уникальной машине“, – объясняет Кобленц.

Одна из существенных неудач была связана с несоответствием сварочных поверхностей сегментов вакуумной камеры, изготовленных в Южной Корее.

Кобленц говорит, что в настоящее время команда TER занята новыми расчётами, в надежде как можно ближе подойти к намеченному на 2035 год сроку начала термоядерных операций.

“Вместо того чтобы сосредоточиться на том, что мы должны были сделать до первой плазмы, первого испытания машины в 2025 году, а затем успешно пройти серию из четырёх этапов, чтобы получить термоядерную энергию в 2035 году, мы просто пропустим первую плазму. Мы позаботимся о том, чтобы эти испытания были проведены другим способом“, – сказал он.

Термоядерный мир

Что касается международного сотрудничества, ITER противостоит ветрам геополитической напряжённости между многими странами, участвующими в проекте.

“Страны-участницы, очевидно, не всегда идеологически едины. При этом они взяли на себя 40-летнее обязательство работать вместе. И никогда не будет уверенности в том, что конфликтов не возникнет“, – отметил Кобленц.

Учёный считает, что мирное сосуществование держав в рамках проекта объясняется тем, что запуск ядерного синтеза – это мечта многих поколений учёных.

“Это то, что нас объединяет. Именно поэтому ITER пережил нынешние санкции, которые Европа и другие страны ввели против России в связи с войной в Украине“, – добавил он.

Изменение климата и чистая энергия

Учитывая масштабы проблемы, связанной с изменением климата, неудивительно, что учёные пытаются найти источник энергии, не содержащий углерода.

Но до стабильных поставок термоядерной энергии ещё далеко, и даже ITER признаёт, что нынешний проект – это долгосрочный ответ на проблемы со снабжением и экологией.

В ответ на мнение о том, что термоядерный синтез слишком поздно придёт на помощь в борьбе с климатическим кризисом, Кобленц утверждает, что термоядерная энергия может сыграть свою роль и в будущем.

“А что, если уровень моря действительно поднимется настолько, что нам понадобится энергия для перемещения городов? “, – прогнозирует учёный.

“Чем дольше мы ждём, пока произойдёт термоядерный синтез, тем больше он нам нужен. Поэтому самое разумное решение – запустить его как можно скорее“, – резюмирует он.