На минувшей недели в исследовательском центре Кадараш на юге Франции официально стартовала сборка первого в мире полноценного термоядерного реактора, называющегося ITER (англ. International Thermonuclear Experimental Reactor, Международный экспериментальный термоядерный реактор). Эпитет «международный» в названии реактора — отнюдь не дань моде, а суть этого масштабнейшего проекта в истории человечества. В разработке и постройке ITER принимают участие Россия, США, страны ЕС, Индия, Китай, Южная Корея, Япония и Казахстан, что делает этот проект одним из самых значимых исходя даже из числа его участников.
Но ещё интереснее суть проекта, стартовавшего почти тридцать лет тому назад с четырёхстороннего соглашения по разработке термоядерного реактора, которое подписали по инициативе нашей страны ЕС, Россия, США и Япония. В рамках ITER должен быть создан первый в мире промышленный термоядерный реактор, который устойчиво сможет выдавать больше энергии в сеть, нежели потреблять на поддержание термоядерной реакции. Ведь до сих пор энергетический выход из реальной термоядерной плазмы получали только эпизодически, в ходе коротких научных экспериментов. Согласно расчётам, ITER сможет генерировать около 500 МВт тепловой энергии при затрачиваемых 50 МВт на разогрев плазмы. Такое соотношение уже позволяет снабдить реактор в будущем паровыми турбинами, которые смогут генерировать электрический ток. Впрочем, на ITER установка турбин планируется тоже лишь в экспериментальном ключе, а полноценное производство электрической энергии сможет обеспечить следующий этап развития термоядерной энергетики — более мощный и совершенный реактор DEMO.
ITER — один из самых сложных проектов, за которые когда-либо бралось человечество. Только на его начальное проектирование ушло около десятилетия — инженерный проект ITER был завершен в 2001 году. После этого ещё около пяти лет потратили на согласование роли каждой из стран-учредителей проекта, а также на превращение инженерных требований в реальные технические решения. Ведь для многих компонентов реактора инженерная задача ставилась предельно необычным способом: «Вот вам, товарищи инженеры, нужные параметры, а вы уж придумайте, какое оборудование их сможет достичь». Отсюда и специфика производства ITER: практически все его элементы, включая не только агрегаты, узлы или отдельные детали, но и даже составляющие их материалы — уникальные, изготовленные или под заказ, или и вовсе — в единственном экземпляре, специально для установки в ITER.
Этот момент определил и предельно долгий срок строительства первого термоядерного реактора: площадка в Кадараше была выбрана ещё в 2005 год, а первый куб грунта из котлована вынули двумя годами позже. Последующие года ушли исключительно на подготовительные работы — сборка реактора из компонентов, которые 13 лет медленно стекались на строительную площадку, проверялись, увязывались между собой и готовились к окончательной установке, началась только 28 июля 2020 года. Столь длительный процесс подгонки деталей ITER практически вынужденный: после первых запусков с термоядерной плазмой реактор внутри станет очень радиоактивным и поменять что-либо в его конструкции станет гораздо сложнее.
В отличие от существующих атомных электростанций, принцип действия которых основан на радиоактивном распаде тяжёлых ядер урана или плутония, термоядерный реактор будет опираться на синтез лёгких ядер водорода в более тяжёлые ядра других химических элементов. По сути, люди хотят повторить на Земле те реакции, которые, как мы уже знаем, идут в недрах всех звёзд — зажечь рукотворное Солнце на поверхности нашей планеты.
Реакторы термоядерного синтеза будут намного безопаснее обычных ядерных, как с точки зрения своей эксплуатации, так и в процессе утилизации отходов, в качестве которых будут выступать очень незначительные количества лёгких радиоактивных элементов. Основным же продуктом реакции будет устойчивый газ — гелий, а в качестве топлива для реактора нужны тяжёлые изотопы водорода, которые можно добывать или из простой воды, или создавать прямо в термоядерном реакторе. Поэтому, как показывают расчёты, промышленный реактор DEMO, который планируется к постройке после ITER, должен быть экономичнее и эффективнее существующих ядерных энергоблоков, которые, в свою очередь, являются одними из самых дешёвых источников электроэнергии в мире.
Новый мир, в котором термоядерная энергия будет общедоступной — а открытость всей документации является одним из принципов создания ITER, станет совсем иным местом, в котором свободный доступ к энергии перестанет быть уделом лишь избранной части человечества, которая получила уничижительное название «золотого миллиарда».
Окончательная сборка ITER продлится ещё без малого пять лет: полностью готовым к запуску он будет только в 2025 году, а предполагаемая сумма расходов по его постройке составит 20 миллиардов евро. Только тогда можно будет окончательно убедиться в том, что тот смелый проект на грани возможного, который предложила миру Россия тридцать лет тому назад, увенчался успехом.
