Термоядерный реактор ITER - заложены ключевые элементы

Спустя годы затишья наконец-то была начата работа по сборке катушек тороидального поля, которые являются ключевыми компонентами термоядерного реактора ITER. Подрядчик CNIM, создающий огромные компоненты термоядерного реактора, работал в сфере судостроения до того, как перешел на точное машиностроение. Завод раполагается на побережье Франции в Ла-Сейн-сюр-Мер (пригород Тулона), что является дополнительным преимуществом, ведь некоторые из деталей столь громоздки, что их транспортировка возможна только по морю.
В одном из цехов с помощью гигантского сверла пробиваются каналы в стальных D-образных петлях, размер которых составляет около 20 метров. Они созданы из стали особой прочности, из-за чего карбидовые сверла нужно заменять через каждые 8 минут. Семь таких петель крепят друг к другу для того, чтобы сформировать один из множества магнитов, которые контролируют плазму при температуре 10 миллионов градусов по Цельсию в вакуумной камере.
Однако сначала еще надо транспортировать петли на завод в итальянском городе Специя, где другим подрядчиком будет внедрено до 700 метров сверхпроводящего кабеля в каждую из этих петель. После этого они будут доставлены в Венецию, где еще одна фирма Simic закончит сборку готовых катушек тороидального поля. В итоге каждая катушка по весу будет сравнима с полностью загруженным самолетом «Боинг-747». Отметим, что компания Simic также привлечена к изготовлению других петель, из-за чего они совершают круговое путешествие в Специю и назад. Изначально стратегия руководства ITER состояла в том, что подрядчики должны бороться за контракты, из-за чего разные детали одного узла могут изготавливаться на различных континентах.
Однако вернемся к готовым катушкам. Они прибывают во французский порт, где 800-тонный груз помещают на 352-колесный транспортер, который медленно, но уверенно тянет его до места постройки ITER, располагающееся в 104 километрах от побережья. Если все будет идти по плану, то первые катушки будут доставлены на место грядущего термоядерного реактора спустя три года. Но все это всего лишь часть огромной работы, которую предстоит выполнить перед запуском ITER.
Напомним, что по сути ITER - это термоядерный реактор типа «токамак», являющийся тороидальной установкой для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, которые необходимы для протекания управляемого термоядерного синтеза. В вакуумной камере ядра трития и дейтерия сливаются, образуя ядра высокоэнергетического нейтрона и гелия (альфа-частица). При этом удержание плазмы в токамаке происходит не с помощью стенок камеры, а при помощи комбинированного магнитного поля (полоидального и тороидального внешнего поля тока).
Амбициозный проект является международным - он реализуется при участии России, Китая, США, стран Евросоюза и не только. Термоядерный реактор, который был предложен советскими физиками еше в 1985 году, получил согласование на встрече президентов Горбачева и Рейгана. С того времени осуществлялись проектирование и подготовка, в 2001 году был создан технический проект, а в 2005 году страны-участники выбрали место строительства — окрестности французского города Кадараш.
ITER является наиболее сложным техническим сооружением в истории человеческой цивилизации. Основная конструкция должна быть собрана из десяти миллионов деталей, что больше, чем в знаменитом большом адронном коллайдере. Так что неудивительно, что на подготовку «паззла из 10 миллионов частей», как называют ITER инженеры, ушло так много времени.
Стоит отметить, что прогресс в производстве катушек тороидального поля пока что более значителен по сравнению с созданием другого важного компонента — катушек полоидального поля. Для их изготовления построено специальное здание, но пока что оно практически пустует, если не считать свисающего с крыши кругового крана и нескольких ящиков. Здесь почти ничего не изменилось с 2012 года.
И к сожалению недавно опять был сдвинут дедлайн для первого запуска рабочей плазмы. Директор проекта говорит, что это будет 2023 год, тогда как независимые эксперты говорят о 2025-м. После того, как будет произведен пробный запуск, последуют около четырех лет тестирования, а уже потом в камеру будет загружена настоящяя смесь трития и дейтерия. Задачей ITER является демонстрация управляемой реакции синтеза с термоядерной мощностью в несколько сотен мегаватт, а также отработка технологии ее использования на практике. Только после этого можно будет говорить о строительстве таких установок по всему миру.
На первом этапе реактор должен будет работать в импульсном режиме, при этом мощность термоядерных реакций составит 400–500 МВт, а длительность импульса - около 400 с. Второй этап будет состоять в отработке режима непрерывной работы реактора и системы воспроизведения трития.
По крайней мере ученые единодушны в том плане, что будущее энергетики - за термоядом. Запасы дейтерия в океанах практически неисчерпаемы, а содержание лития в земной коре в двести раз больше, если сравнивать с ураном, тритий получают из лития причем непосредственно на ITER. Есть и другие достоинства: биологическая радиационная опасность термоядерных реакторов примерно в 1000 раз ниже, чем реакторов деления; реактор можно размещать в любом месте; нет «тяжёлых» радиоактивных отходов, которые можно применять в создании «грязных» бомб; физическая невозможность «взрыва» (разгона) реактора.