Энергия звезд на Земле: ITER все ближе к устойчивому термоядерному синтезу

После двух десятилетий напряженного труда ученые, работающие над созданием Международного экспериментального термоядерного реактора (ITER), достигли важнейшей вехи. Все 19 массивных тороидальных магнитов, необходимых для работы установки, наконец доставлены на площадку на юге Франции. Этот значительный прогресс знаменует начало нового этапа в амбициозном стремлении человечества укротить энергию звезд.

В проекте ITER участвуют 35 стран. Его цель — доказать, что ядерный синтез может стать практическим источником энергии. В отличие от ядерного деления, при котором тяжелые ядра расщепляются с выделением энергии и радиоактивных отходов, ядерный синтез происходит при слиянии легких ядер атомов, высвобождая колоссальное количество энергии без долгоживущих радиоактивных побочных продуктов.

Сердцем проекта ITER является токамак — установка в форме пончика, предназначенная для удержания и контроля сверхгорячей плазмы, в которой происходят реакции синтеза. Именно для этого и нужны магниты — они создают мощное магнитное поле, удерживающее плазму от контакта со стенками камеры.

Гигантские магниты ITER представляют собой настоящее чудо инженерной мысли. Каждая из 56-футовых (17-метровых) катушек будет охлаждаться до невероятно низкой температуры -269°C, что сделает их сверхпроводящими. Это позволит создать силу, в 300 000 раз превышающую по мощности магнитное поле Земли.

Масштабы проекта ITER поражают воображение. Центральный соленоид установки будет состоять из шести магнитных модулей весом по 110 тонн каждый. Общий вес токамака составит 23 000 тонн. Внутри этого технологического колосса будет бушевать плазма с температурой 150 миллионов градусов Цельсия — в 10 раз горячее, чем в ядре Солнца.

История проекта ITER уходит корнями в 1985 год, когда идея международного сотрудничества в области термоядерной энергетики была выдвинута Михаилом Горбачевым и Рональдом Рейганом. Однако потребовалось 20 лет, прежде чем в 2005 году было выбрано место для строительства. С тех пор проект столкнулся с многочисленными техническими и финансовыми трудностями.

Стоимость ITER значительно выросла за годы разработки и строительства. По последним оценкам, сейчас она превышает 22 миллиарда долларов, что в четыре раза больше первоначального бюджета. Технические проблемы и глобальная пандемия COVID-19 также сильно замедлили реализацию проекта.

Несмотря на все препятствия, работа не останавливается. Обновленный график предусматривает получение первой плазмы уже в следующем году. Это станет ключевым моментом, который покажет, способна ли система удерживать и контролировать плазму. Полноценную термоядерную реакцию планируют запустить в 2035 году.

Важно понимать, что ITER — это экспериментальная установка. Ее задача — показать, что управляемый термоядерный синтез технически осуществим. Она не предназначена для производства электроэнергии или демонстрации экономической эффективности. Это лишь первый шаг на пути к большой цели.

Ядерный синтез часто называют «святым Граалем» энергетики. Он обещает практически неисчерпаемый источник чистой энергии, способный положить конец нашей зависимости от ископаемого топлива. Однако даже в случае полного успеха проекта ITER, потребуются еще десятилетия для разработки коммерческих термоядерных электростанций.

Тем не менее, успехи ITER и других проектов в области управляемого термоядерного синтеза вселяют оптимизм. Например, в 2022 году ученым из Национального комплекса зажигания (NIF) в США впервые удалось получить больше энергии от реакции синтеза, чем было затрачено на ее инициирование. А значит, человечество постепенно приближается к овладению этой революционной технологией.