Кому достанется термояд?

Вокруг этого термоядерного «бублика» развернулись нешуточные геополитические споры.

Многострадальный проект Международного экспериментального термоядерного реактора (ITER) испытывает новые потрясения, надо полагать, что последние. Вот уже в течение года стороны никак не могут договориться о месте, где будут строить реактор. Европа предлагает город Кадараш на юге Франции, Япония настаивает на своем варианте – Роккашо-мура в северной части острова Хоккайдо. Недавно состоялась очередная встреча всех участников проекта – Европейского сообщества, Китая, России, США и Южной Кореи, и опять споры зашли в тупик. Францию в качестве места для ITER поддерживают ЕС, Россия и Китай, Японию – Япония, США и Южная Корея. После этого Совет министров образования и науки ЕС принял решение – если Япония будет и дальше упрямиться, придется реализовывать проект с меньшим количеством участников.

Энергия термоядерного синтеза вот уже более полувека притягивает физиков и энергетиков подобно тому, как осла притягивает морковка. Идея проста до безумия (или гениальности, нужное подчеркнуть) – соединить ядра двух изотопов водорода, дейтерия и трития, причем так, чтобы зажглась самоподдерживающаяся реакция, и качать из этой реакции энергию, для которой не нужен «раритетный» уран, которая в принципе не может привести к Чернобылю, то есть которая безопасна, практически неисчерпаема, потому что водорода у нас на Земле хватит очень и очень надолго, и вдобавок экологична.

Думали сначала, что раз с энергией ядерного распада разобрались буквально в течение десятка с небольшим лет – и бомбу сделали, и электростанцию построили, – то примерно то же случится и с термоядом. Правда, быстро выяснилось, что с ядерным синтезом дела обстоят несколько сложнее – для зажигания реакции требуются немыслимые давления и немыслимые температуры – как минимум в миллион градусов. Но эти технические сложности никого не остановили, ученые понапридумывали аж 104 концепции, позволяющие этих условий достичь. Главными из них были советский ТОКАМАК и американский стелларатор.

Многие считали, что ТОКАМАК (ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками) лучше по той простой причине, что он проще. ТОКАМАК представлял собой, грубо говоря, трубу, свернутую в бублик, а стелларатор – трубу, загнутую в спираль и опять же свернутую в бублик. Позже выяснилось, что стелларатор вроде бы лучше, но из-за сложности физических расчетов это выяснилось только тогда, когда ТОКАМАК резко вырвался вперед и когда на его разработку были выложены изрядные средства.

Но простота бублика не спасла. Каждый год думали, что еще вот-вот, еще несколько лет – и можно уже будет начать думать о термоядерной электростанции... Но каждый раз физиков поджидал новый неприятный сюрприз, каждый раз желанная цель удалялась к горизонту. Когда же наконец все проблемы были разрешены, стало окончательно ясно, что ни одной стране, даже такой богатой, как США, термоядерную электростанцию не построить, и возникла мысль о международной программе. Так возник проект ITER.

Сначала в проекте участвовали Европа, США и Япония. СССР, по политическим причинам, не приглашали, но потом разразился энергетический кризис, политика отошла на второй план, к тому же и Горбачев вышел на сцену, словом, мы присоединились. Затем сразу по нескольким причинам, официальным и подковерным, от проекта откололась Америка, затем в него вошли Канада, Китай и Южная Корея, а потом Америка передумала и вернулась. Канада в конце концов откололась по финансовым и прочим соображениям.

Чем больше участников входило в проект, тем труднее становилось договориться. Проект ITER – это крупнейший международный проект стоимостью более чем в 6 млрд. долларов, это решение энергетических проблем, это гигантские по цифрам контракты, это, в конце концов, международный престиж┘ Несколько лет назад казалось, что ситуация зашла в тупик, но с ней удалось справиться – все стороны понимали, что если сейчас не построить термоядерную электростанцию, то потом это уже не удастся никогда, и на более чем полувековой истории термоядерных исследований можно будет смело поставить жирный и окончательный крест.

Если коалиция ITER распадется, считает председатель Совета ITER академик Евгений Велихов, то распадется и уже больше никогда не соберется уникальный коллектив разработчиков. К тому же запасы трития, необходимые для работы ITER, сегодня на Земле есть, но тритий живет недолго и через 10 лет его снова придется нарабатывать. Поэтому все как-то договорились и не особенно ругались до тех пор, пока не зашла речь о месте. И эта проблема оказалась едва ли не самой сложной. Год переговоров закончился ничем.

«Европа настроена весьма решительно, – заявил корреспонденту «НГ» Валентин Смирнов, директор Института ядерного синтеза РНЦ «Курчатовский институт». – ITER необходим ей на своей территории по многим причинам, в частности, потому что термоядерная энергетика безопасна и к тому же, что сегодня немаловажно, не представляет интереса для террористов. Решение отказаться от участия в проекте Японии прямо не записано, это читается между строк. Официально же сделана очередная попытка успокоить Японию, выдав ей определенные преференции. Как она отреагирует на это – неизвестно, но если она откажется от участия в проекте, за ней скорее всего уйдут и США. О действиях Южной Кореи сейчас ничего сказать нельзя».

О преференциях. Фактически в большинстве случаев это означает создание того или иного производства, необходимого для постройки ITER, на территории страны, где ITER строиться не будет. Сатору Отаке, директор департамента термоядерной энергии Министерства науки Японии, считает свою страну оскорбленной. По его словам, Япония, настаивая на строительстве ITER на Хоккайдо, предложила Европе куда большие отступные за право разместить ITER на своей территории, чем Европа Японии, и заявила: «Мы нажиму поддаваться не будем!»

Потеря Японии, а вслед за ней и США, будет означать для проекта потерю больших денег. Предполагается, что Япония оплатит 18% всей стоимости реактора, примерно 5% обещали американцы. Европу это не останавливает. Если прежде европейские страны боролись за каждый цент, то теперь это уже вопрос не денег, а престижа. Франция уже объявила об удвоении своего вклада в проект – она теперь согласна вложить в него более миллиарда долларов.

Причем времени для дальнейших споров уже не остается. По словам Смирнова, в конце следующего года должно начаться строительство реактора, а это означает заключение множества дорогостоящих контрактов, так что все решения должны быть приняты до Нового года.

═

Из досье «НГ-науки»

═

Проектируемая мощность реактора ITER – 1000 МВт. Ток в плазме должен достичь около 25 млн. ампер. Размеры ТОКАМАКа ITER: эллиптическое поперечное сечение тора будет иметь ширину 4,3 м, высоту 8,4 м и большой радиус тора – более 6 м. Чтобы удерживать плазму, 16 D-образных сверхпроводящих магнитов будут генерировать сильное тороидальное магнитное поле. Эти сверхпроводящие магниты будут самыми большими в мире – 14,8 м в высоту и 7,1 м в ширину. Максимальное магнитное поле, создаваемое на внутренней вертикальной «ноге» D-образной катушки – 11,2 тесла. Это поле, которое в 200 тыс. раз сильнее, чем среднее магнитное поле Земли, будет запасать в восемь раз больше энергии, чем в магнитах современных ТОКАМАКов.

Тороидальная камера, обращенная к плазме, является первым слоем тепловой защиты; ее называют первой стенкой. Она будет сделана из нержавеющих панелей, охлаждаемых водой. Защитная «черепица» (так называемые «тайлы») из композита на основе углеродных волокон защищает стальные панели от плавления и тепловой усталости. «Тайлы», которые можно будет снимать для проведения профилактического ремонта, должны функционировать при температуре около 1800 К и будут излучать большую часть поглощенного ими тепла.

Тепло, уходящее из плазмы с заряженными частицами, переносится вдоль силовых линий магнитного поля в верхнюю и нижнюю части плазменной камеры. Здесь специальная система пластин (дивертор) принимает мощность около 100 МВт. Дивертор является одной из крайне важных систем ITER, так как тепловая нагрузка может достигать 25 млн. Вт/м2. Для сравнения: средняя солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, составляет только 1300 Вт/м2.