Исследования в области термоядерной энергетики в РФ
Кирилл КукушкинНа фоне европейской спортивной стрельбы по фаллосам в области энергетики, в комментариях под ними часто обсуждают ядерную энергетику как решение этих проблем. Здесь же обсудим её младшую сестру - термоядерную энергетику, а именно исследования, которые в этой области проводятся в РФ, и то, как с этим обстоят дела на момент середины 2022 года.
СССР был одним из первопроходцев в данной области науки, и например идея установки типа токамак, заключающаяся в удержании с помощью магнитных полей и нагреве плазмы до термоядерных температур в вакуумном торе-бублике возникла именно у нас. Вообще история исследования высокотемпературной плазмы и управляемого термоядерного синтеза в нашей стране заслуживает пары заметок или даже целого цикла на CatCat. Россия сумела сохранить значительную часть достижений и избежать стагнации, что впрочем неудивительно - курирует термояд у нас в основном "Росатом", а это одна из наиболее успешных госкорпораций в стране.
Термоядерные исследования в РФ стоят на трех китах:
1) Международный термоядерный реактор ITER. Это такая гига-science установка, БАК и МКС от мира термояда, которая строится сейчас во Франции. Сразу стоит оговориться, что на момент написания статьи ни одна установка не достигла параметров, требуемых для положительного энергетического выхода термоядерного реактора. Цель ITER как раз в этом, достичь т.н. ignition, т.е. точки, при которой энергии, получаемой из термоядерного синтеза достаточно для самоподдерживающейся реакции, ну и далее - энергетически выгодной. Генерировать электроэнергию ITER не будет, это в первую очередь научный и демонстрационный проект. В нем участвуют США, ЕС, Китай, Индия, РФ, Япония, Республика Корея и, внезапно, Казахстан (у казахов даже есть свой национальный токамак - ещё одно доказательство превосходства этой нации).
Те, кто на этом моменте подумал о том, что на фоне СВО участие России в постройке и исследованиях закончено - могут выдохнуть. Участники проекта не вкладываются в него деньгами, а буквально его строят, ибо конструкция установки уникальна, и многие детали способны произвести считанные предприятия на Земле. Часть из них находятся в РФ, это например НИИЭФА или Институт Прикладной Физики РАН. В этом году из РФ во Францию были успешно отправлены детали катушек магнитного поля и электросистем, готовятся к отправке гиротроны для нагрева плазмы:
В итоге выгнать кого-то из участников без отмены самого проекта, в который вложены тонны деняк, просто невозможно. Более того, научрук автора этой заметки уже после начала СВО летал на ITER, и по его словам отношение иностранных ученых там к россиянам вполне положительное. Получение первой плазмы в ITER запланировано к 2025 году, а собственно свой максимум в виде ignition он должен будет показать в 2030-ых. Надеемся и ждем. Почитать больше про этот проект можно на Википедии (спасибо, кэп) и на официальном сайте ИТЕР в РФ (там есть и новости):
Также есть неплохая статья на Хабре от российского ученого, участвующего в его постройке:
https://habr.com/ru/company/leader-id/blog/517494/
2) В РФ есть свои токамаки, не такие большие и мощные как ITER, но зато работающие (и многие - давно). Три в СПБ в ФТИ им. Иоффе: ФТ-2, ТУМАН-3М и "Глобус-М2", один в Троицке - Т-11, и один в Москве, в МИФИ - МИФИСТ. Подробностей стоит модернизированный в 2010-ых "Глобус" - он является сферическим (радиус дырки в центре тора-бублика близок к радиусу сечения самого тора) и в этом году его наконец сумели раскочегарить практически до максимума, заложенного в ходе модернизации. Это не ITER, но с учетом того, что новых крупных сферических токамаков в мире не так и много, достижения "Глобуса" вполне на мировом уровне:
https://nplus1.ru/news/2022/06/07/record-globus-m
Наконец в Курчатовском институте в прошлом году Мишустин торжественно "запустил" токамак Т-15МД. Эта многострадальная в прошлом установка должна была стать одним из лучших токамаков в мире, однако 90-ые и ошибки в конструкции негативно повлияли на его судьбу. Модернизированная (практически новая) версия МД должна стать прототипом гибридного реактора, где поток нейтронов "неполноценного" термояда перерабатывает отработанное ядерное топливо или даже запускает в нем полноценную реакцию деления как на АЭС. Также Т-15МД должен будет стать национальным реактором РФ как участницы ITER, для испытания оборудования и исследований. Где-то на уровне планов, проектировки и моделирования находится токамак с реакторными технологиями ТРТ - отечественная, меньшая по масштабу, но более технологичная версия ИТЕРа.
3) Третьим и последним китом являются альтернативные подходы к термояду. В РФ это открытые (то есть не закрученные в бублик-тор) установки с магнитным удержанием, которыми занимается в новосибирском Институте Ядерной Физики им. Г.И. Будкера, а также лазерный термоядерный синтез, которым занимаются в ВНИИЭФ в г.Саров. Перспективная лазерная установка в Сарове должна будет стать одной из самых мощных в мире, а открытые ловушки, в свое время вытесненные токамаками, совершили некоторый камбек, и, несмотря на большой отрыв токамаков, показывают обнадеживающие результаты. Автор заметки лично на Ютубе наблюдал пользователя, неиронично под каждым комментарием под научпоп-видео о термояде писавшего о том, что все эти ваши токамаки ерунда, а будущее за нашими сибирскими открытыми ловушками.
Если подвести какой-то итог, то можно сказать что термоядерные исследования в нашей стране находятся на достойном уровне, хотя конечно как научная область и страдают от всех болячек российской науки. Основные взгляды сейчас прикованы к ITER'у, да и многие глобальные проекты вроде Т-15МД и ТРТ в РФ полноценно заработают только ко второй половине 20-ых годов и позднее, поэтому основных достижений в этой области стоит ждать после этого периода.
Мы в Телеграме: https://t.me/cat0news
Мы в ВК: https://vk.com/cat0news