Предмет обсуждения

[Avtor]

К 35-летию договорённостей по ИТЭР между СССР и США (продолжение)...
Мир без нефти и урана. Вклад России в важнейший проект мировой энергетики

09:00 20.10.2020 (обновлено: 13:36 21.10.2020)
 
Проект ИТЭР (Международный термоядерный экспериментальный реактор), как уверены ученые, позволит человечеству получить новый экологичный и безопасный источник энергии, использующий практически неиссякаемые запасы топлива, один грамм которого эквивалентен минимум десяти тоннам углеводородов. Летом 2020 года руководители государств-участников дали старт сооружению основного элемента будущего реактора – токамака, то есть системы удержания и нагрева плазмы. О вкладе российских ученых в один из самых масштабных проектов человечества в области энергетики – в новом материале РИА Новости.

Мир термоядерной энергии

Термоядерные реакции протекают с выделением огромной энергии, однако плазма, в которой идут эти реакции, имеет температуру в десятки и сотни миллионов градусов – притом, что самые термостойкие материалы выдерживают не более 3-4 тысяч градусов.

Использовать термоядерную энергию можно, если "оторвать" плазму от стенок реактора за счет сильных магнитных полей, объяснили ученые. Лучшая магнитная ловушка для термоядерной плазмы – токамак – была предложена советскими академиками Сахаровым и Таммом в начале 1950-х годов и впервые создана в Курчатовском институте.

В термоядерном реакторе, в отличие от атомного, происходит не деление ядер, а их синтез при плотности плазмы в сто тысяч раз меньше, чем плотность воздуха. Благодаря этому взрыв невозможен, подчеркнули ученые, что делает реактор принципиально безопасным. Продуктами работы такого реактора будут безвредный гелий и тритий, использующийся затем для поддержания самой реакции.

”ИТЭР – ворота в термоядерную энергетику, через которые мир должен пройти". Эти слова принадлежат инициатору проекта, почетному президенту Курчатовского института, академику Евгению Велихову. Задача ИТЭР, идея создания которого была выдвинута в середине 1980-х годов, заключается в демонстрации возможности использования термоядерной энергии в промышленных масштабах.

В настоящее время в проекте семь участников: Европейский Союз, Индия, Китай, Республика Корея, Россия, США и Япония. Штаб-квартира ИТЭР расположена в Кадараше, Франция, неподалеку от строительной площадки.

Кроме фундаментального идейного и инженерного вклада, ИТЭР, по словам ученых, уже обязан России разработкой ряда ключевых элементов, среди которых самый совершенный сверхпроводящий кабель и лучшие в мире гиротроны – устройства для нагрева плазмы электромагнитным излучением сверхвысокой частоты.

Трудная задача с тритием

В качестве топлива в ИТЭР будет использована смесь изотопов водорода – дейтерия и трития.

Дейтерий можно относительно легко производить из воды, а тритий будет воспроизводиться в самом термоядерном реакторе. ИТЭР, как экспериментальная установка, еще не будет производить электроэнергию, но на коммерческих термоядерных реакторах, по расчетам ученых, один грамм топлива будет давать столько же энергии, сколько сейчас дают от 10 до 20 тонн углеводородов.

Один из рисков в работе реактора будет заключаться в накоплении радиоактивного трития в разрядной камере токамака, поэтому его количество ограничено стандартами безопасности.

Материалы внутренней стенки камеры – вольфрам и бериллий – не накапливают много трития, но тем не менее, как объяснили ученые, для стабильной работы реактора необходимы методы регулярного дистанционного контроля уровня трития.

Суммарное количество этого изотопа в камере можно определить из баланса поступившего и откачанного газа. Для более точного локального измерения его содержания в стенках реактора ученые решили использовать лазерное излучение: под его воздействием будет происходить своего рода "испарение" поверхностного слоя стенки с последующим захватом и анализом образовавшихся частиц.

Решением этой ключевой проблемы будет заниматься специально созданная в 2020 году в Институте лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ лаборатория под руководством молодого ученого, доцента кафедры физики плазмы Юрия Гаспаряна.

"Наша задача – научиться измерять концентрацию легких и очень подвижных изотопов водорода при минимально возможном воздействии на стенку реактора. Испытания запланированы как на лабораторных установках, так и на токамаке Глобус-М2 в ФТИ имени А.Ф. Иоффе", – рассказал ученый.

Опасная пыль

Идея магнитной термоизоляции плазмы в тороидальном, то есть "бубликовидном", магнитном поле, лежащая в основе токамака, как объяснили ученые НИЯУ МИФИ, все же не исключает попадания частиц и излучения на стенки реактора. Под их воздействием от стенок будут отделяться макроскопические продукты эрозии, или, проще говоря, пыль.

Расчеты физиков показывают, что частицы пыли будут собираться на дне разрядной камеры токамака, что представляет опасность для реактора: пыль сама по себе пожароопасна, а кроме того она активно накапливает радиоактивный тритий.

Для того, чтобы контролировать количество и состав пыли, не останавливая реактор, группа ученых НИЯУ МИФИ во главе с профессором Леоном Беграмбековым предложила использовать особый зонд с приложенным к нему электрическим потенциалом.

В электрическом поле между зондом и поверхностью стенки крупинки пыли будут электризоваться и притягиваться в специальный приемник. Перемещаясь над поверхностью, зонд как пылесос будет собирать пыль, перемещая ее затем из реактора через специальные шлюзы.

Научный авангард

В центральной команде проекта в Кадараше работают тысяча сто специалистов из всех стран-участниц, и еще несколько десятков тысяч ученых и инженеров трудятся в домашних командах.
"НИЯУ МИФИ и, в частности, кафедра физики плазмы – один из активных участников проекта, в том числе и в подготовке кадров. Более полувека наша кафедра готовит специалистов в области физики горячей плазмы и управляемого термоядерного синтеза. Наши выпускники трудятся как в центральной, так и в домашней командах ИТЭР, а география наших коллабораций простирается почти по всей планете", – рассказал заведующий кафедрой физики плазмы НИЯУ МИФИ Валерий Курнаев.

За время существования кафедры ее специалистами были созданы установки, позволяющие исследовать взаимодействие плазмы и ее компонентов (ионов, электронов, нейтральных атомов) с различными материалами. Были разработаны теории и коды для описания этих процессов и подготовлено большое число ученых.

Среди работ, уже выполненных специалистами кафедры для ИТЭР, создание метода спектроскопического обнаружения протечек воды в плазму из охлаждаемых элементов первой стенки реактора, разработка методик для изучения воздействия чистящего тлеющего разряда на первые зеркала диагностических лазерных систем, а также создание предохранительных экранов для коллекторов электромагнитного излучения.

https://ria.ru/20201020/iter-1580507723.html.

В дополнение...
- Термояд и НИКИЭТ. Непростой проект ИТЭР
http://atominfo.ru/newsz02/a0494.htm.

Предыстория здесь: http://www.termoyadu.net/index.php?topic=7.msg3478#msg3478.

Повторюсь. 80% энергии термоядерного синтеза для реакции DT выделяется в виде быстролетящих нейтронов, которые порождают вторичное гамма-излучение и активируют материалы конструкции реактора. Это обстоятельство ставит "крест" на термоядерных реакторах, работающих на дейтерий-тритиевой смеси. В своё время именно при попытке достичь точку безубыточности, работая на D-T смеси, вышел из строя и позже был утилизирован американский (принстонский) токамак TFTR: https://ru.qwe.wiki/wiki/Tokamak_Fusion_Test_Reactor.
ИТЭР - не исключение: https://izborskiy-club.livejournal.com/596736.html.

Далее. Не от хорошей жизни устами директора российскрго Центра проекта ИТЭР Анатолия Красильникова в РФ провозглашено гибридное будущее термояда: http://www.termoyadu.net/index.php?topic=6.msg3424#msg3424.
Инициатива принадлежит академику Велихову, который ещё лет десять тому назад предложил куда подальше задвинуть "чистый" термояд и заняться "гибридом": http://www.termoyadu.net/index.php?topic=684.msg2324#msg2324, https://polit.ru/article/2012/12/18/ps_hybrid_tokamak/.
Идея гибридного реактора вполне себе реализуема, и, по мнению Красильникова, его создание - "это только вопрос времени, проектирования, лицензирования, подбора оптимальных материалов".

И ещё. Изобретённый в нашей стране токамак изначально был всего лишь источником быстрых, высокоэнергетических нейтронов, поэтому сразу надо было искать применение ему (токамаку) именно в этом качестве, а не пытаться придать ему функции атомного реактора. Упущено время, потрачены средства, а в итоге (в сухом остатке!) всего лишь "гибрид", которому ещё надо будет постараться, чтобы найти себе место среди успешно освоенных реакторов на быстрых нейтронах: http://www.termoyadu.net/index.php?topic=6.msg2768#msg2768.

                                                                                              Ф.Х.Ялышев, изобретатель,
                                                                                        выпускник МВТУ им. Н.Э.Баумана, 1971г.

[Avtor]

К 35-летию договорённостей по ИТЭР между СССР и США (заключение)...

На вопросы корреспондентов электронного издания AtomInfo.Ru ответил главный конструктор АО "НИКИЭТ" по ядерно-физическим системам ИТЭР Юрий СТРЕБКОВ (выпускник МГТУ им. Баумана).

Юрий Сергеевич, НИКИЭТ чаще всего ассоциируется с такими проектами как РБМК, БРЕСТ или подводные лодки. Какую роль ваш институт играет в термоядерном направлении?

Конечно, в нашей стране, говоря о термояде, в первую очередь вспоминают Курчатовский институт как научного руководителя направления и НИИЭФА им. Д.В.Ефремова как главного конструктора установок на основе токамака.

У нашего института есть свой фронт работ. Мы занимаем лидирующее положение в разработке бланкетов, в особенности, бланкетов для будущих гибридных реакторов. Это важная тематика, но хочу подчеркнуть, что она является частью общих усилий большой команды российских организаций и предприятий.

Когда в НИКИЭТе начались работы по термояду?

Вам не повезло, я слишком молод для того, чтобы быть свидетелем начала интереса нашего ннститута к термояду. Мне всего только 71 год.

После того, как Евгений Олегович Адамов в 1986 году возглавил НИКИЭТ, он в мае 1987 года назначил меня руководителем отдела по разработке бланкетов. На новой должности я, естественно, постарался ознакомиться с историей разработок по ТЯР.

Понимаю я так - термоядерное направление в НИКИЭТ развивается с первой половины 70-х годов. Старшие коллеги упоминали, что в те времена Николай Антонович Доллежаль приезжал на совещания в Курчатовский институт, где обсуждалось наше участие в термоядерных проектах.

Но серьёзные, мощные инженерные работы начались позже, примерно в 1985-1986 годах.

Каким проектом вы тогда занимались? ИТЭРа на тот момент ещё не было.

Был интересный национальный проект опытного термоядерного реактора ОТР. Распределение обязанностей в ходе его разработки было классическое: научный руководитель - Курчатовский институт, главный конструктор токамачной установки - НИИЭФА, которым руководил Василий Андреевич Глухих, а НИКИЭТ брал на себя разработку бланкета.

До проекта ОТР были и другие, тоже очень интересные разработки термоядерных установок, которые, как тогда казалось, приближали нас к рождению термоядерной энергетики. Может быть, наши представления были слегка наивными, но проекты разрабатывались. Главное - приобретался опыт.

Идея международного проекта ИТЭР зародилась примерно в то же время. В 1985 году Евгений Павлович Велихов предложил руководству нашей страны объединить с США и Европой усилия по созданию экспериментального термоядерного реактора.

Согласие на высшем уровне было получено, колёса истории закрутились, хотя и не так быстро, как нам хотелось бы, но в итоге в 1988 году проекту ИТЭР был дан официальный старт и началась фаза концептуального проектирования установки.

Создание реактора ИТЭР - задача непростая, причём не только в смысле техники. Страны, участвующие в проекте, представляют более половины населения Земли. У каждой из этих стран есть свой менталитет и свои законы, и для достижения общего языка приходилось прикладывать значительные усилия.

Стороны ИТЭР (страны-участницы) относились к проекту по-разному. Как ни удивительно, но с проблемами сталкивались американцы. Как мне кажется, дело у них не в деньгах, США богатейшая страна. Они считают, что должны быть везде и всегда первыми, а в ИТЭРе они не первые, не последние, они "одни из", потому что ИТЭР - это команда.

За время, прошедшее с момента старта, проект сильно подорожал. Вначале он оценивался примерно в 10 миллиардов долларов в деньгах февраля 1989 года. Сегодня его смету считают в евро, и суммы там выше...

Сегодня, я считаю, точка невозврата у проекта ИТЭР пройдена, он вышел на стадию монтажа оборудования. Во многом это заслуга нынешнего генерального директора международной организации ITER Бернара Биго...

                                                                           .   .   .

После ИТЭР в Европе предполагается реализация программы ДЕМО. А у нас?

Вопрос сложный и больной. Да, вы правы, в Европе не просто предполагается, а уже существует программа ДЕМО. Структура под названием F4E (Fusion for Energy) не только ведь для нужд ИТЭР была создана, под её эгидой проводятся и другие работы.

С европейскими работами, ведущимися в интересах ДЕМО, я неплохо знаком и считаю, что европейцы здесь впереди планеты всей по проработанности и обоснованности модулей. На втором месте - Япония.

Мы, в свою очередь, неоднократно ставили вопрос: "Для чего мы принимаем участие в проекте ИТЭР? У нас должно быть своё национальное развитие по управляемому термоядерному синтезу". В том числе, об этом часто говорил Олег Геннадьевич Филатов, возглавлявший НИИЭФА, сейчас он научный руководитель института.

Действительно, а что будет после ИТЭР у нас? До недавнего времени, ответ был примерно такой: "А у нас своей национальной программы нет". Есть старые токамаки и уже не очень молодые специалисты.

И очень хорошо, что в последние годы наметились перемены к лучшему. Благодаря инициативе президента НИЦ "Курчатовский институт" Михаила Валентиновича Ковальчука, пять лет назад его предложение по развитию работ по управляемому термоядерному синтезу получило поддержку у руководства страны.

Закрутилась работа, был сделан первый вариант национальной программы, за ним последовали обсуждения и уточнения.

В апреле 2020 года президент России Владимир Владимирович Путин поручил правительству разработать и утвердить программу развития атомной науки и технологий в России до 2024 года. Составной частью в программу входит и термоядерное направление.

Я надеюсь и чувствую, что программа будет реализована. Неважно, в каком масштабе она будет принята. Важно, что она начнётся в 2021 году. Если говорить персонально обо мне, то я хотел бы использовать свой опыт и передать его привлекаемой молодёжи...

http://atominfo.ru/newsz02/a0494.htm.

P.S. Да, действительно, проект ИТЭР стартовал в 1985 году с подачи академика Велихова, который убедил руководство СССР предложить лидерам США и Франции совместное строительство мега-токамака. Опыт был: в нашей стране был запущен токамак Т-15 со сверхпроводящей магнитной системой. Правда, Т-15 очень скоро "сдох", так и не выйдя на запланированные параметры: http://wiki.tpu.ru/wiki/%D0%A2%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D0%BC%D0%B0%D0%BA_%D0%A2-15, http://www.termoyadu.net/index.php?topic=15.msg2532#msg2532, http://www.proza.ru/2012/06/27/295. Встала дилемма: или воплощать следующий токамак Т-20 (близкий по техническим параметрам к ИТЭР) в СССР без всяких гарантий на успех, или "выкатить" его на международный уровень. Во втором случае убивались сразу два зайца: экономились бюджетные деньги, а при неудаче (как с Т-15) - все расходы и научно-техническая несостоятельность Проекта "размазывалась" на всех стран-участниц. Как видим, одержал верх второй вариант (http://www.termoyadu.net/index.php?topic=7.msg3411#msg3411).

P.P.S. Точка невозврата в строительстве ИТЭР пройдена на самом деле, и теперь остаётся лишь наблюдать за сборкой монстра. В ноябре пройдёт очередное заседание Совета ИТЭР, на котором ожидаемо будет констатирована успешная реализация Проекта, как и на предыдущем, июньском заседании (http://www.termoyadu.net/index.php?topic=7.msg3457#msg3457), разве что с поправкой на коронавирус как основную причину отставания от графика, которое имеет место быть и которое обещано преодолеть до конца текущего года: http://atominfo.ru/newsz02/a0072.htm, http://atominfo.ru/newsz02/a0501.htm.

P.P.P.S. Снова пошли разговоры о том, что США могут покинуть проект по созданию термоядерного реактора: https://pronedra.ru/ssha-mogut-pokinut-proekt-po-sozdaniyu-63412.html.
Ранее уже была угроза этого шага: http://www.termoyadu.net/index.php?topic=7.msg2998#msg2998. Теперь же угроза может быть и реальной. Вон, предлагает же Конгресс США сократить бюджетное финансирование на строительство реактора VTR (http://atominfo.ru/newsz02/a0589.htm), а с ИТЭРом могут поступить ещё радикальнее: вообще покинуть Проект! Тем более, что у США изначально были свои основания не участвовать в Проекте: https://pikabu.ru/story/a_mezhdunarodnyiy_tokamak_vsyo_stroitsya_7088153,
https://www.gazeta.ru/science/2020/11/18_a_13366183.shtml.

[Avtor]

Ожидаемо констатирована успешная реализация Проекта...
Пандемия коронавируса не повлияла на график строительства уникального реактора во Франции

Пандемия коронавируса практически не повлияла на график строительства уникального международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor), который возводят на юге Франции ведущие страны мира.

Об этом было заявлено в ходе 27-го заседания Совета ИТЭР, прошедшего во Франции, сообщает пресс-служба Проектного центра ИТЭР (входит в Росатом) в пятницу, передает tass.ru

"Совет ИТЭР высоко оценил усилия Организации ИТЭР и национальных Агентств ИТЭР за находчивость и решительное осуществление плана обеспечения непрерывности работ в условиях пандемии коронавируса. Расстановка приоритетов по ключевым работам и запуск "Новой нормы" в Организации ИТЭР обеспечили продуктивность при строгом соблюдении гигиенических мер, что позволило в значительной степени сохранить целостность тесно интегрированного графика реализации проекта при минимизации риска и влияния на здоровье и безопасность персонала и сотрудников", - говорится в сообщении пресс-службы.

Заседание Совета ИТЭР прошло в формате видеоконференции, с российской стороны в нем приняли участие представители Росатома.

"Проект ИТЭР перешел в новую, решающую стадию - началось сооружение реактора из тех компонентов, которые продолжают поставлять стороны-участницы, в том числе, конечно, и Россия. Это результат активной совместной работы, и мы полны энтузиазма ее продолжать", - приводятся в сообщении слова главы российского Агентства ИТЭР Анатолия Красильникова.

Проект ИТЭР создан на основе международного соглашения между Китаем, ЕС, Индией, Японией, Республикой Корея, Россией и США. В основу реактора положена разработанная отечественными учеными установка токамак, которая считается наиболее перспективным устройством для осуществления управляемого термоядерного синтеза. Цель проекта - продемонстрировать, что термоядерную энергию можно использовать в промышленных масштабах. Первая плазма на реакторе ИТЭР должна быть получена в 2025 году.

https://point.md/ru/novosti/v-mire/pandemiia-koronavirusa-ne-povliiala-na-grafik-stroitel-stva-unikal-nogo-reaktora-vo-frantsii, http://atominfo.ru/newsz02/a0614.htm.

P.S. Негативные последствия коронавируса решили озвучить на следующем заседании Совета, да и заодно, скорее всего, перенести срок окончания строительства монстра: "На своём следующем заседании в июне 2021 года Совет ИТЭР рассмотрит влияние пандемии COVID-19, а также иных возможных причин отставания": http://atominfo.ru/newsz02/a0614.htm.