Через тернии к Солнцу. Как строится грандиозный реактор во Франции - Поиск - новости науки и техники
Поиск - новости науки и техники

Через тернии к Солнцу. Как строится грандиозный реактор во Франции

Неподалеку от Марселя, на прованских просторах, вот уже на протяжении 15 лет лучшие ученые из 35 стран бок о бок трудятся над созданием крупнейшего в мире токамака – Международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Научное сообщество уверено, что грандиозной машине суждено стать первым в истории термоядерным устройством, производящим чистую энергию, и открыть человеку дорогу в мир совершенно новой энергетики. «Поиск» уже давно следит за ИТЭР, корреспонденты неоднократно бывали на площадке и своими глазами видели, как непросто ученым создавать то, чего раньше никогда не существовало.

Разумеется, реализация амбициозного проекта требует времени. Ранее предполагалось, что гигантский токамак будет готов к работе в 2025 году. Однако свои коррективы в эти планы сначала внесла пандемия, а затем и санкции.

«Поиск» побеседовал с директором Проектного центра ИТЭР Анатолием КРАСИЛЬНИКОВЫМ, чтобы узнать, что происходит на площадке во Франции, какую роль в проекте продолжает играть Россия и когда же ожидать первую плазму.

– Анатолий Витальевич, на каком этапе находится строительство реактора?
– ИТЭР уже давно прошел стадию изготовления оборудования основных систем токамака. Сегодня мы полностью погружены в установку реактора непосредственно на площадке во Франции. Уже смонтированы две катушки полоидального поля в своем рабочем положении и криостат внутри реакторной шахты. Сейчас в зале предварительной сборки помодульно конструируется сам токамак, а в реакторном зале вовсю идет его монтаж. Происходит все следующим образом: на модуль вакуумной камеры (всего их будет 9) монтируются по две катушки тороидального поля и система тепловой защиты. Как только модули будут собраны, их перенесут в реакторный зал и на месте сварят друг с другом.

– Участвует ли Россия в проекте в полной мере в свете текущих событий? Произошли ли какие-то изменения, появились ли какие-то нюансы и подводные камни?
– Тип реактора, который сейчас создается, – токамак, это русское слово, его придумали в СССР в 1957 году. И в основе установки лежит идея наших соотечественников. Что же касается сегодняшней ситуации, то на атмосферу в международном коллективе проекта она никак не повлияла. Нынешние времена в очередной раз высветили всю уникальность проекта. Он в отличие от многих других не останавливается. Об этом даже разговора нет! Генеральный директор Бернар Биго высказался на этот счет четко: в ИТЭР существуют одна нация – итэровец – и одна политика – оперативное сооружение реактора.

Вклад России как был 9,09%, таким и остается – это 25 систем оборудования. Их изготовлением занимаются десятки ведущих институтов и предприятий по всей стране – это организации Росатома, Российской академии наук и многие другие. Госконтракт на работы в 2022 году давно заключен. Есть график, согласно которому наша страна должна все изготовить и поставить. Недавно мы отгрузили три верхних патрубка из Германии во Францию. Скоро будут отправлены коммутирующее оборудование, шинопроводы. Вопросов, конечно, очень много – возникли трудности с логистикой, оплатой. У некоторых партнеров появились формальные запреты на работу с Россией. Но настрой у всех – как у нас, так и у партнеров – найти решение.

– Возникшие сложности сильно повлияют на график строительства?
– Несомненно. Например, поставка электронных носителей из США принципиально закрыта. Значит, каким-то компонентам нужно искать замену, а аналоги необходимо согласовывать с Международной организацией ИТЭР. Конечно же, все это снижает скорость выполнения задач. Но хочется отметить, что Россия всегда была впереди по графику выполнения обязательств, поэтому сегодня у нас есть некий запас по времени исполнения, и я думаю, что нам его хватит для того, чтобы не задержать других партнеров из-за возникших проблем.

– Расскажите про российских специалистов, работающих сегодня на площадке во Франции. Их количество как-то изменилось? Планируете отправлять еще кого-то?
– Алгоритм нашего взаимодействия остается тем же. Сегодня 60 россиян трудятся в штате, еще более 15 человек прикомандированы на длительные сроки (около четырех лет). Конечно же, какое-то влияние ситуации ощущается, но очень неявно и очень непрямо. В глобальном смысле людям из России стало труднее принимать решения по перемещению, но не потому, что к ним изменилось отношение в организации ИТЭР, – здесь, повторюсь, культ хорошего отношения ко всем национальностям.

– Что сейчас стоит на повестке дня у России в технологическим плане в рамках проекта ИТЭР?
– Самое ближайшее и очень большое событие для нас – это отправка катушки полоидального поля, которая была изготовлена в Санкт-Петербурге, в НИИ электрофизической аппаратуры им. Д.В.Ефремова (входит в госкорпорацию «Росатом»), на одной из главных верфей города. Это сверхпроводящая катушка из ниобий-титана с низкотемпературной сверхпроводимостью, которая будет работать при 5 градусах Кельвина. Катушка уже не только изготовлена, но и успешно испытана! Мы также отвечаем за 15 диагностических систем. К первой плазме мы должны поставить одну из них полностью и несколько частично – до этого еще далеко, но работы активно ведутся уже сейчас. Это самое наукоемкое оборудование, которое изготавливает Россия, именно оно задействовано в последующих экспериментах по изучению физики плазмы. За его разработку отвечают: Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН, Институт ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН, домашнее агентство ИТЭР (учреждение госкорпорации «Росатом»), Курчатовский институт и др. Для нас очень важно, что разработка и изготовление этих систем были поручены именно нам.

– Ведутся ли сейчас еще в нашей стране работы, связанные с управляемым термоядерным синтезом?
– Все партнеры считают, что ИТЭР – это необходимый шаг для создания будущего термоядерного реактора. В этом смысле опыт технологической платформы ИТЭР уникален – мы создаем технологии, которых раньше просто не было. То есть своим существованием ИТЭР определяет мировой уровень науки и задает планку для всего научного сообщества. Все разработки, созданные в рамках проекта, доступны всем партнерам, и каждый из них имеет право на безвозмездную лицензию на применение любой технологии в своей внутренней программе по развитию управляемого термоядерного синтеза.

Разумеется, для того, чтобы наработки ИТЭР могли быть перенесены в страну, нужно разрабатывать внутреннюю программу – это значит, что России необходим свой собственный термоядерный комплекс, на котором будут реализовываться новые технологии, и нужны люди, способные понять эти разработки и внедрить их. Словом, задачи ясны, и к их решению в стране уже приступили.

– Значит ли это, что у России в обозримом будущем будет свой собственный термоядерный реактор?
– В конце 2021 года мы закончили концептуальный проект Токамака с реакторными технологиями (TRT) – термоядерного комплекса, который мы собираемся строить в России. Электромагнитная система будущего реактора будет сделана из высокотемпературных сверхпроводников. Если в ИТЭР используются материалы с низкотемпературной сверхпроводимостью, то здесь будет применяться редкоземельный материал (REBCO), который имеет сверхпроводниковые свойства не только при температурах жидкого гелия, но и при более высоких температурах, – это позволит обеспечить большую гибкость инженерных решений. Все-таки в ИТЭР 300 миллионов градусов на оси, а рядом в трех метрах на катушке 5 градусов Кельвина, то есть самая горячая точка окружающей нас части Вселенной и самая холодная находятся рядом на расстоянии трех метров, и такое соседство температур длится тысячу секунд. Сказать, что это колоссальное инженерно-технологическое достижение, – ничего не сказать.
В нашей новой установке будут те же 300 миллионов градусов, но температура на сверхпроводнике уже может быть не только 5 градусов Кельвина, но и 10, и 15, и даже 20 К – это позволит инженерам существенно расширить возможности проектирования, использовать другие материалы. Мы относимся к TRT как к дополнительной по отношению к ИТЭР технологической платформе. В ней найдут применение все технологические решения ИТЭР, но вместе с тем ряд решений будет совершенно иным. То есть в дополнение ИТЭР появится национальная составляющая. Базируясь на этих двух технологических платформах, мы сможем говорить об уверенном будущем проектировании термоядерного реактора.

– Хватит ли нам специалистов для реализации такого проекта внутри страны?
– При создании технологической платформы стоит понимать то, что важнейшей компонентой проекта являются кадры. Люди – это вообще самая важная составляющая любого дела. В ИТЭР участвуют крупнейшие научные центры Москвы, Санкт-Петербурга, Нижнего Новгорода и Новосибирска. Все они хорошо интегрированы с локальными университетами. В каждом из этих вузов-партнеров есть кафедра физики плазмы и научные коллективы, которые сегодня реализовывают проекты ИТЭР и TRT, они же работают со студентами, готовя ребят с третьего курса.

– Возвращаясь к разговору об ИТЭР… Ранее планировалось получить первую плазму в 2025 году, теперь речь идет о 2027-м?
– Очень сильно повлияла пандемия. Сегодня в графиках стоит 2025 год, но уже понятно, что коронавирус серьезно сказался на сборке. Например, ключевой завод, который изготавливает модули вакуумной камеры в Корее, останавливался на несколько месяцев. Трудности, связанные с интенсивностью работы, возникали повсеместно. Уже сейчас графики показывают, что первую плазму мы получим в 2027 году. Видимо, к концу этого года появится новый документ, свой вклад в него, думаю, внесет и нынешняя ситуация.


– Давайте попробуем заглянуть в будущее. Вот наступил тот день, когда ученые на площадке во Франции получили первую плазму. Все прошло успешно. Что дальше?
– ИТЭР – это установка, которую наше поколение строит для последующих. Первая плазма – это, скорее, демонстрационный политический момент: он покажет, что в установке получен вакуум. Первая плазма будет очень далека от проектной и по длительности, и по объему, и по температуре, и по плотности. По сути, это будет комплексное тестирование ключевых систем реактора. Дальше от 8,5 до 10 лет уйдет на то, чтобы получить проектную плазму. Почему так долго? Потому что после первой плазмы многие системы будут домонтироваться.

Предполагается, что ИТЭР выйдет на параметры дейтериево-тритиевой плазмы к 2037 году. До этого он будет работать сначала на водороде, потом на дейтерии. То есть как термоядерный реактор ИТЭР сработает через 15 лет. Сколько будет вестись эксперимент на дейтериево-тритиевой плазме, ни в каких документах не прописано – жизнь покажет. Думаю, он проработает в режиме экспериментального термоядерного реактора около пяти лет.

Понимаете, такого объекта в руках ученых никогда не было! Это значит, что можно сколько угодно теоретизировать на бумаге или на компьютере, но остается вероятность того, что на практике возникнет множество процессов, которые мы не учли. Приходит на ум простенькое сравнение: то, что вы можете проехать на велосипеде одну секунду, не значит, что вы умеете кататься. Нужно на него сесть и ехать. Долго. Велосипеда в виде такой плазмы у ученых еще не было, так что им предстоит научиться жить, работать, управляться с этим уникальным объектом – это-то и будет делаться в завершающие пять лет.

Татьяна ЧЕРНОВА

Фото пресс-службы Проектного центра ИТЭР

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2