Когда наступит эра термоядерной энергетики

Фото сайта cesran.org

Российские ученые активно участвуют в зарубежных мегасайенс-проектах. Один из них – ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor), проект первого в мире международного термоядерного экспериментального реактора, задачей которого является демонстрация возможности использования термоядерной энергии в промышленных масштабах. Для этих целей во Франции возводится крупнейшая термоядерная установка, основанная на разработанной советскими учеными системе токамак (тороидальная камера с магнитными катушками). Пуск реактора и получение на нем первой плазмы планируется в 2025 году.

В проекте участвуют Европейский союз, Россия, Китай, Индия, Япония, Республика Корея и США. Основной вклад сторон заключается в изготовлении и поставке для ИТЭР высокотехнологичного оборудования. Европа вносит около 45% от стоимости сооружения установки, остальные страны, включая Россию, – по 9,09%. Российским специалистам поручено производство 25 уникальных систем, в котором задействовано более 30 ведущих научно-технических учреждений, предприятий и комплексов во многих городах страны. Контролирует эту работу Частное учреждение Госкорпорации «Росатом» «Проектный центр ИТЭР», выполняющее функции российского агентства ИТЭР.

В настоящее время монтаж системы энергоснабжения термоядерного реактора ведется в непрерывном режиме, и это требует регулярных поставок компонентов для проведения работ, в том числе с российской стороны. Для создания реактора Россия поставляет в том числе электротехническое оборудование (коммутационное оборудование, шины и энергопоглощающие резисторы для электроснабжения и защиты сверхпроводящей магнитной системы реактора), соединительные элементы, гиротронные комплексы и др.

Так, 3 октября российские предприятия завершили изготовление и отправку в ИТЭР пьедесталов соединителей модулей бланкета. Это сравнительно небольшие конструкции, входящие в состав внутрикамерных компонентов системы бланкета экспериментального термоядерного реактора. При монтаже установки биметаллические пьедесталы будут расположены на стенке вакуумной камеры реактора. Затем на них установят электрические соединители модулей бланкета, которые предназначены для замыкания токов, наведенных в модулях бланкета во время срывов плазмы, на стенку вакуумного корпуса реактора.

Установку пьедесталов необходимо осуществить до получения первой плазмы в реакторе. Соглашение об изготовлении и поставке этой системы было подписано в 2014 году. В общей сложности российские предприятия изготовили и отправили более 1000 пьедесталов электрических соединителей модулей бланкета.

Ранее, в сентябре, Россия начала поставлять ИТЭР первые отечественные гиротронные комплексы – высокотехнологичные устройства для дополнительного нагрева плазмы и генерации тока, обладающие исключительными характеристиками. Их значение трудно переоценить, подчеркнул глава российского агентства ИТЭР Анатолий Красильников. «Без этих сложнейших систем невозможно получить первую плазму на реакторе, работа ИТЭР без гиротронов неосуществима, – пояснил он. – Это результат многолетней кропотливой работы наших ученых, инженеров, имеющих колоссальный опыт и задел в изготовлении подобных устройств. Вне всякого сомнения, это большая победа российской науки и промышленности».

Россия задействована и в работе Европейского центра синхротронных исследований (European Synchrotron Radiation Facility, ESRF) – исследовательского ускорительного комплекса, самого мощного источника синхротронного излучения третьего поколения, расположенного во французском Гренобле. Он представляет собой электронный синхротрон с энергией 6 ГэВ и многочисленными каналами вывода излучения – на свыше 40 станциях круглосуточно ведутся эксперименты, в которых участвуют и российские ученые.

Соглашение о сотрудничестве с проектом Россия подписала еще в 2011 году. Это позволило ученым из России направлять заявки на проведение исследований в ESRF на тех же условиях, что и ученые из стран – членов этой организации. Выпускники российских вузов смогли участвовать в программе ESRF по подготовке кандидатов наук (PhD programme) на тех же правах, что и выпускники вузов стран-участниц.

В 2022 году ESRF по результатам серьезного конкурсного отбора поддержал проекты сотрудниц Международного научно-исследовательского центра (МНИЦ) «Когерентная рентгеновская оптика для установок «Мегасайенс» Балтийского федерального университета им. И. Канта Марии Воеводиной и Полины Медведской. Темы проектов – «Влияние внутренней структуры нанополикристаллического алмаза на рентгенооптические свойства микролинз» и «Рентгеновский рефлекто-интерферометр на основе составных преломляющих линз для исследования многослойных структур» – посвящены разработке новой оптики и методов на ее основе, которые позволят максимально использовать когерентные свойства синхротронных источников четвертого поколения. Исследования проектов «мегасайенс» поддерживаются нацпроектом «Наука и университеты», они продолжатся в Десятилетие науки и технологий.