В Париже подписано соглашение о создании международной организации для совместного строительства первого в мире термоядерного экспериментального реактора ИТЭР
Cтроительство должно начаться в 2007 году рядом с действующим ядерным центром близ города Кадараш под Марселем и завершиться через десять лет. Вместе с присоединившейся в конце 2005 года Индией в проект входят Россия, США, Япония, Евросоюз, Китай и Южная Корея. О том, что значит для нашей страны участие в строительстве ИТЭР, «Огоньку» рассказал Олег ФИЛАТОВ, директор Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры им. Д В. Ефремова и руководитель национальной дирекции программы ИТЭР.
Олег Геннадьевич, какие «детали» термоядерного реактора должна изготовить Россия?
Каждая страна хочет быть не рядовым участником проекта, а получить стимул для развития собственных новых технологий. Поэтому все хотят делать критические элементы — магнитные системы, элементы вакуумной камеры, где происходит реакция, всякие защитные покрытия. Россия должна изготовить основное оборудование реактора — 12 крупных элементов. Это же токамак, значит, он состоит из большого количества катушек. Самое сложное и дорогостоящее в таком гигантском тороидальном магните — это сверхпроводящая магнитная система. И мы отвечаем за изготовление сверхпроводников, кабелей и катушек, они составят четверть российских поставок в проект. Мы очень заинтересованы в том, чтобы их делать, это одна из ключевых технологий. При изготовлении технического проекта ИТЭР наши инженеры испытали прорывные технологии на практике. Например, сделали уникальную сверхпроводниковую катушку, которую затем блестяще испытали в Японии, сделали крупный элемент вакуумной камеры. Затем выяснилось, что у нас получается самая лучшая в мире коммутирующая защитная аппаратура, поэтому мы отвечаем за нее при сооружении ИТЭР. В НИИЭФА сделали блестящую работу по так называемому дивертору. Это такое устройство для приемки тепла и энергии, причем облицовка его должна быть особой, чтобы стенки не разрушались под действием высоких температур.
Наверное, из особо тугоплавких материалов?
Нет, в основном из легких специальных материалов, потому что если примеси тяжелых атомов попадут в плазму, то она погаснет. В Нижнем Новгороде физики разработали специальные технологии для системы дополнительного нагрева плазмы, это еще одно российское ноу-хау, которое называется гиротрон.
А какова доля вашего института в российском «пироге» проекта?
На стадии технического проекта НИИЭФА выполнил половину работ, а на стадии строительства институт должен обеспечить 56 процентов от всей российской доли. Остальной объем работ обеспечивают другие участники — Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н А. Доллежаля (НИКИЭТ) обеспечивает ядерно-физические системы, а Институт неорганических материалов (ВНИИНМ) занимается тритиевыми системами. Всего же в проекте задействовано около 200 КБ и проектных организаций.
Место строительства реактора было выбрано уже больше года назад. Почему страны-участницы так долго не давали старт строителям?
Я как-то подсчитал: сам проект мы разрабатывали 12 — 13 лет, а все остальное время — восемь лет (!) — ушло на переговоры. Проект сложный, дорогой, с каждой отдельной страной договаривались. На этот раз, собственно говоря, подписана долгожданная и историческая бумага. Для людей непосвященных обсуждение в течение года документов, разрешающих строительство, кажется слишком долгим сроком. Но поверьте, на самом деле я не заметил, как он пролетел. Переговоры были не простыми и порой драматичными.
Например, США при Клинтоне взяли и вышли из проекта.
Ну да, они вышли, два года в нашу сторону посматривали, но при Буше снова вошли. И теперь, думаю, пойдут с нами до конца! (Смеется.) Представляете, сколько заинтересованных стран — полчеловечества участвует! Все понимают, насколько важна термоядерная энергетика для планеты Земля. Правда, в нашей «семерке» как минимум не хватает Канады, Бразилии.
Как вы воспринимаете нападки критиков на термоядерный реактор? Время от времени кто-нибудь из крупных ученых говорит, что термояд — это настоящая химера…
В каждом деле всегда находятся критиканы. Но никто ничего лучше, чем термояд, не предложил. Пошумят и утихнут. Сегодня реальная зарегистрированная мощность на лабораторных установках — 17 мегаватт. А потом, что такое термоядерный реактор? Это действующая стационарная топка, в которой горит термоядерное топливо. Горит медленно, устойчиво, долго, термоядерная энергия преобразуется в тепло, в пар, который крутит турбину. Ничего особенного, только внутри топки поддерживается температура Солнца.
Сколько нужно топлива для этой топки?
Запасов топлива для термоядерной энергетики хватит на миллион лет. Потому что это в основном тяжелый изотоп водорода — дейтерий, который содержится в простой воде. И немного лития. А вот органическое топливо на Земле довольно скоро закончится. Лет через 50 на планете будут исчерпаны запасы нефти, газа хватит лет на 80. Человечество стало потреблять энергоносители в таких безумных объемах, что наступило глобальное потепление! Вы взгляните за окно, что с природой творится: зимы нет, льды Арктики тают, в Европе наводнения, о каких раньше не слыхали. Как можно быстрее нужно находить органическому топливу альтернативу. На первый взгляд, такая альтернатива придумана — ядерная энергетика. Но реакторы не смогут работать, когда закончится уран, а его осталось на 50 — 100 лет. Реакторы на быстрых нейтронах продержатся, допустим, тысячу лет. А вот на термоядерной энергии человечество будет существовать миллион лет. И если у ядерной энергетики есть такой серьезный недостаток, как проблема захоронения отработанного топлива, то термоядерный реактор через 30 лет после завершения работы можно разбирать на переплавку. И никаких радиоактивных отходов не остается.
Опытная установка в Кадараше — это не действующая станция, а эксперимент. Сколько лет он продлится?
По соглашению — 35 лет. Конечно, этот реактор не будет давать энергию. Но мы исследуем все реакторные технологии, поймем всю физику процесса, и это будет последний шаг перед созданием энергетического реактора.
А потом все страны построят по термоядерной станции?
Нет, потом нужно будет построить так же сообща демонстрационный энергетический реактор. Думаю, на все уйдет лет 50. Но загадывать не могу. В принципе, есть сценарий, когда демонстрационный реактор начинают строить раньше окончания эксперимента. Задача состоит в том, чтобы по-настоящему обуздать термоядерную энергетику в этом веке. Если этого не произойдет, будущему поколению не позавидуешь.
За прошедшие 20 лет анекдотов вокруг ИТЭР не появилось?
Нет, анекдотов я что-то не слышал. Но песни и стихи народ пишет — один наш сочинитель в министерстве работает, а второй — в Курчатовском институте. В ИТЭР уже есть международные семьи, народ переженился, знакомясь на почве обуздания плазмы.
А интересных детективных историй в ИТЭР не случалось? Какой-нибудь писатель мог бы подхватить сюжет и написать о вас бестселлер. Как, например, Дэн Браун рассказал всему миру о швейцарском проекте ЦЕРН…
Во многих странах и без Брауна специальные группы хорошо подготавливают общественное мнение, и это важно. А у нас пока руки не дошли до широкой популяризации, если честно. В принципе, пока все ограничивается нашими интервью. Правда, недавно провели презентацию проекта в Госдуме, ведь депутаты деньги выделяют, они должны знать, на какие цели.
Котел по имени ИТЭР
Слово ИТЭР составлено из первых букв названия проекта на английском языке — International Thermonuclear Experimental Reactor — в русской транскрипции. В основу реактора ИТЭР положена концепция термоядерных установок типа токамак, родиной которых является Россия.
Идея токамака родилась у И Е. Тамма и А Д. Сахарова в 1950 году: они предложили термоизоляцию плазмы с помощью магнитного поля в тороидальной (бубликообразной) камере. Затем был сенсационный доклад Курчатова в 1956 году в Британии, рассекретившего работы в области термоядерного синтеза. В 1968 году на международной конференции в Новосибирске ученые из Курчатовского института сообщили о получении на установке токамак-3 устойчиво удерживаемой плазмы с температурой около 5 миллионов градусов.
До сих пор классический токамак — это тороидальная вакуумная камера, помещенная в тороидальное магнитное поле, лучшего устройства для изучения плазменных процессов не придумано.
Термоядерный реактор ИТЭР использует энергию синтеза ядер изотопов водорода — дейтерия и трития, которые выгорают, не оставляя радиоактивных отходов. Реакция идет в высокотемпературной плазме — до 150 миллионов градусов. При этом на единицу веса термоядерного топлива получается примерно в 10 миллионов раз больше энергии, чем при сгорании органического топлива, и примерно в 100 раз больше, чем при расщеплении ядер урана. Расчетная термоядерная мощность ИТЭР составляет 500 мегаватт.
Размер реактора в поперечном разрезе — 30 метров. Наиболее массивные его части — блоки канала для удержания плазмы. Их габариты — 12×8х8 метров, вес — до 600 тонн. Отдельные детали магнитов также достигают веса от 200 до 450 тонн. Для охлаждения ИТЭР потребуется 33 тысячи кубометров воды в день.
Стоимость строительства реактора составляет 4,6 миллиарда евро, еще в 4,8 миллиарда обойдется его последующая эксплуатация. Больше всего заплатит Европа: доля хозяев проекта равна 40 процентам, прочие страны внесут по 10 процентов.
Фото: АНДРЕЙ КУЛЬГУН/ДП; ITER