Китайское Солнце

Так выглядит созданный китайскими специалистами термоядерный реактор EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak).
Источник: Институт физики плазмы Китайской Академии наук

В начале марта экспериментальный термоядерный реактор EAST, способный зажечь Солнце и потому носящий гордое неофициальное название «Искусственное Солнце», успешно прошел госприемку в Китае – об этом на днях объявила Академия наук КНР.

По мнению членов приемной комиссии, проект осуществлен высококачественно, он «создает благоприятные условия для дальнейшего участия Китая в реализации проекта строительства Международного экспериментального термоядерного реактора (ITER)», – сообщает агентство «Синьхуа».

Реактор представляет собой одну из самых продвинутых в мире термоядерных установок типа ТОКАМАК (расшифровывается по принципу ГОЭЛРО – ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками), созданных в Российском научном центре «Курчатовский институт», и способен повторять «процесс синтеза на Солнце». А под этим обычно понимается самоподдерживающаяся термоядерная реакция.

Напомним читателю, что в отличие от ядерной реакции распада тяжелых ядер, при которой наружу вылетают нейтроны, дающие тепло, в термоядерной реакции эти нейтроны вылетают в результате слияния легких ядер – скажем, ядер дейтерия и трития (изотопы водорода).

Это намного более безопасно и теоретически не менее эффективно, да и топлива в принципе хоть залейся – целые океаны воды.

Проблема в том, что зажечь эту реакцию крайне сложно – нужно нагреть топливо до ста миллионов градусов и сжать до миллиардов атмосфер, да еще удерживать получившуюся плазму в течение определенного времени, и только тогда реакция начнет сама себя подпитывать.

ТОКАМАК – геометрически самая простая из всех возможных конструкций – это обычный тор (бублик) – и поэтому легче просчитываемая, наиболее разработанная и наиболее финансируемая. Но даже эта самая простая конструкция, при всех усилиях и несметных миллиардах долларов, затраченных на нее, Солнца почему-то пока еще не зажгла. Вот-вот, может быть, и зажжет, но этого «вот-вот» мы ждем от ТОКАМАКов вот уже более полувека. И вдруг нате – входит Китай и Солнце зажигается.

Этот реактор в течение восьми лет строился в Институте физики плазмы в городе Хефей – столице западной провинции Аньхой. Китайские ученые утверждают, что EAST будет первым реактором, где загорится самоподдерживающаяся термоядерная плазма.

Директор Института ядерного синтеза РНЦ «Курчатовский институт» академик Валентин Смирнов в разговоре с корреспондентом «НГ» по этому поводу выразил некоторое недоумение.

– Зажечь термоядерную реакцию? Да что вы! Я там был. Это очень хороший ТОКАМАК, но не настолько же! В свое время Курчатовский институт продал Институту физики плазмы сверхпроводящий ТОКАМАК Т-7 и помогал его запускать. Китайские физики на нем много работали, а потом решили построить свой собственный ТОКАМАК. На первых порах мы им помогали, но потом они решили обходиться собственными силами. У них получилась замечательная установка, по конструкции она ближе всего к ITER. Среди сверхпроводящих ТОКАМАКов этот реактор по размерам – второй в мире после французского «Тор Супра». Но по размерам он составляет лишь четверть от ITER, а размер здесь имеет очень большое значение.

Ни размеры, ни некоторые иные параметры EAST не позволяют ему не то что зажечь самоподдерживающуюся термоядерную реакцию, но даже и просто достичь условий, при которых термоядерный реактор становится термоядерной электростанцией, то есть начинает давать электричества больше, чем на него затрачивается.

– Но китайские физики уже в конце прошлого года, по словам директора проекта EAST, добились 25-процентного превышения выхода над входом по мощности, а в дальнейшем планируют довести это превышение до 50%.

– Дело в том, что нейтроны, вырывающиеся из зоны термоядерной реакции, несут тепло, а это тепло еще надо преобразовать в ток, на что тоже требуются энергетические затраты. Для того чтобы электростанция стала электростанцией, тепловой нейтронный дебет должен превышать энергетический кредит примерно в 2,5–3 раза, а не на 25 %.

По размерам даже это, а не то что 50-кратное превышение на китайском реакторе никак не может получиться. Это ни у кого не получалось. Мне кажется, это ваш брат, СМИ, все преувеличивает. Но почему наши китайские коллеги не удерживают руку, пером водящую, я не понимаю. Я видел этих людей, общался с ними, это очень разумные, очень серьезные люди.

– Ну, Восток – дело тонкое┘

– Это конечно. Кстати, года два назад, когда Китай вступал в клуб ITER, их делегация посетила все страны, участвующие в проекте. Когда они приехали к нам, то у меня с одним из очень именитых китайских академиков произошел очень странный разговор.

Я спросил его, собирается ли Китай оплатить уже сделанные странами-участницами затраты. Вопрос не праздный, потому что только на разработку проекта затрачено два миллиарда долларов, причем доля России очень внушительная – по международным оценкам, 24% по проектным работам и 17% по НИОКР, – и страна, вступающая в проект после этого, вроде как приходит на готовенькое. На что мне было отвечено: «Нет, конечно, это вы нам должны будете заплатить. Вот вы говорите, что существуют права человека. Тогда каждый китаец в соответствии с этими правами может и должен потреблять столько же электроэнергии, сколько потребляет европеец, американец, россиянин, а это означает, что мы должны удвоить потребление некачественного угля, который есть в Китае. И что тогда сделается с земным шаром? Так что платите».

– Заявлено, что китайский ТОКАМАК, при всей его продвинутости, оказался очень дешевым. Что затраты на его строительство оказались просто мизерными – 37 миллионов долларов. Как это может быть?

– Хочу подчеркнуть, что наши китайские коллеги удивительно быстро ввели его в строй, хотя строили очень долго. Строили его, судя по всему, максимально дешевым способом, то есть многие компоненты – сверхпроводящие магнитные катушки и прочее – делали прямо у себя на площадке. Отсюда и такие затраты.

– Ну хорошо, в любом случае ТОКАМАК EAST, по вашим словам, все равно получился замечательный, хотя сам термоядерную мечту человечества воплотить и не может. А поможет ли его создание ускорить успех ITER?

– Безусловно. Возникает сообщество китайских термоядерщиков, которые будут работать на современном ТОКАМАКе, они с его помощью будут изучать физику, развивать технологии. Поскольку стороны договорились об обмене, то они все свои результаты будут передавать для общей работы над ITER. И в этом смысле это, естественно, будет большой вклад в развитие и продвижение ITER.