Віктор Лаврус
Ідея створення термоядерного реактора зародилася в 1950-х роках. Тоді від неї було вирішено відмовитися, оскільки вчені були не в змозі вирішити безліч технічних проблем. Минуло кілька десятиліть раніше, ніж вченим вдалося «змусити» реактор зробити хоч скільки-небудь термоядерної енергії.
Схема Міжнародного термоядерного реактора (ІТЕР)
Рішення про проектування Міжнародного термоядерного реактора (ІТЕР) було прийнято в Женеві в 1985 році. У проекті беруть участь СРСР, Японія, США, об'єднана Європа і Канада [1]. Після 1991 року до учасників приєднався Казахстан. За 10 років багато елементів майбутнього реактора вдалося виготовити на військово-промислових підприємствах розвинених країн. Наприклад, у Японії розробили унікальну систему роботів, здатних працювати всередині реактора. У Росії створили віртуальний варіант установки [2].
У 1998 році США з політичних мотивів припинили фінансування своєї участі в проекті. Після того, як до влади в країні прийшли республіканці, а в Каліфорнії почалися віялові відключення електроенергії [3, 4], адміністрація Буша оголосила про збільшення вкладень в енергетику. Брати участь у міжнародному проекті США не мали наміру і займалися власним термоядерним проектом. На початку 2002 року радник президента Буша з технологій Джон МарбургерIII заявив, що США передумали і мають намір повернутися в проект [5, 6].
Проект за кількістю учасників порівняємо з іншим найбільшим міжнародним науковим проектом - Міжнародної космічної станції. Вартість ІТЕР, перш досягала 8 мільярдів доларів, потім склала менше 4 мільярдів. В результаті виходу з числа учасників Сполучених Штатів було вирішено зменшити потужність реактора з 1,5 ГВт до 500МВт. Відповідно «схудла» і ціна проекту.
У червні 2002 року в російській столиці пройшов симпозіум «Дні ІТЕР в Москві». На ньому обговорювалися теоретичні, практичні та організаційні проблеми відродження проекту, удача якого здатна змінити долю людства і дати йому новий вид енергії, щодо ефективності і економічності порівнянний тільки з енергією Сонця [7].
Якщо учасники домовляться про місце будівництва станції і про початок її будівництва, то, за прогнозом академіка Веліхова, до 2010 року буде отримана перша плазма. Тоді можна буде приступати до будівництва першої термоядерної електростанції, яка, за сприятливого збігу обставин, може дати перший струм у 2030 році.
У грудні 2003 року вчені, які беруть участь у проекті ІТЕР, зібралися у Вашингтоні, щоб остаточно визначити місце його майбутнього будівництва. Агентство новин ФрансПресс передало з посиланням на одного з учасників зустрічі, що прийняття рішення перенесено на 2004 рік [8]. Чергові переговори за цим проектом пройдуть у травні 2004 року у Відні. Реактор почнуть створювати в 2006 році і планують запустити в 2014.
Принцип роботи
Термоядерний синтез * - це дешевий та екологічно безпечний спосіб видобутку енергії. На Сонці вже мільярди років відбувається некерований термоядерний синтез - з важкого ізотопу водню дейтерію утворюється гелій. При цьому виділяється колосальна кількість енергії. Проте на Землі люди поки не навчилися керувати подібними реакціями.
Плазма в термоядерному реакторі
В якості палива в реакторі ІТЕР будуть використовуватися ізотопи водню. Під час термоядерної реакції енергія виділяється при з'єднанні легких атомів у більш важкі. Щоб домогтися цього, необхідно розігріти газ до температури понад 100 мільйонів градусів - набагато вище за температуру в центрі Сонця. Газ при такій температурі перетворюється на плазму. Атоми ізотопів водню при цьому зливаються, перетворюючись на атоми гелію з виділенням великої кількості нейтронів. Електростанція, що працює на цьому принципі, використовуватиме енергію нейтронів, сповільнюються шаром щільної речовини (літію) [9].
Термоядерний синтез, науково-технічна проблема здійснення синтезу легких ядер з метою виробництва енергії. Вирішення проблеми буде досягнуто в плазмі при температурі Т> 108К та виконанні критерію Лоусона (nτ> 1014см-3с, де n - густина високотемпературної плазми; τ - час утримання її в системі). Дослідження проводяться в квазістаціонарних системах (τ> 1с, n +> 1014см-3) та імпульсних системах (τ ≈ 108с, n> 1022см-3). У перших реакторах (токамаки, стелараторі, дзеркальні пастки і т.д.) утримання та термоізоляція плазми здійснюються в магнітних полях різної конфігурації. В імпульсних системах плазма створюється при опроміненні твердої мішені (крупинки суміші дейтерію і тритію) сфокусованим випромінюванням потужного лазера або електронними пучками: при попаданні у фокус пучка малих твердотільних мішеней відбувається послідовність термоядерних мікровибухів.
На будівництво станції піде як мінімум 10 років і 5млрд доларів. За престижне право бути батьківщиною гіганта енергетики змагаються Франція і Японія.
Місце будівництва
З пропозиціями розмістити реактор на своїх територіях виступили Канада, Японія, Іспанія і Франція.
Канада обгрунтовує необхідність розмістити реактор на своїй території тим, що саме в цій країні знаходяться значні запаси тритію, що є відходом атомної енергетики. Будівництво термоядерного реактора дозволить їх утилізувати.
У Японії, за повідомленнями агентства «Кіодо цусін», три префектури вели відчайдушну боротьбу за право будівництва реактора у себе. У той же час жителі північного острова Хоккайдо виступали проти зведення його на їхній землі.
У листопаді цього року Європейський союз рекомендував французьке місто Кадараш в якості майбутнього місця будівництва. Однак як піде голосування, передбачити важко. Очікується, що експерти будуть приймати рішення на основі суто об'єктивних наукових фактів, однак політична підоснова може також позначитися на голосуванні. США вже висловилися проти того, щоб віддати будівництво реактора Франції, пригадуючи її розкольницькі поведінку під час конфлікту в Іраку.
«У нас є вже існуюча наукова і технічна структура, компетентність і досвід, що є гарантом виконання намічених термінів», - сказав міністр досліджень Франції.
Японія також має ряд переваг - Роккашо-мура знаходиться поруч з портом і поряд з військовою базою США. До того ж японці готові вкласти в проект куди більше грошей, ніж Франція. «Якщо буде обрано Японія, ми покриємо всі необхідні витрати», - заявив міністр науки і освіти Японії.
Представник уряду Франції розповів журналістам, що перед зустріччю він провів «дуже інтенсивні переговори на високому рівні». Однак, за деякими даними, всі країни, крім Євросоюзу, краще відносяться до Японії, ніж Франції.
Екологічна безпека
Нова установка, за оцінкою вчених, екологічно більш безпечна, аніж працюючі сьогодні ядерні реактори. В якості відпрацьованого палива в установці ITER утворюється гелій, а не його ізотопи, які потрібно зберігати у спеціальних сховищах десятки років.
Вчені вважають, що запаси палива для таких електростанцій практично невичерпні - дейтерій і тритій легко видобуваються з морської води. Кілограм цих ізотопів може виділити стільки ж енергії, скільки 10млн кг органічного палива.
Список літератури
Міжнародний термоядерний реактор (ІТЕР).
Арда В. Вирішується доля першого термоядерного. Російська служба Бі-бі-сі. Технології, 2002.
Коляндр А. «Наддержава з енергетикою третього світу». Життєпис, 2003.
Арда В. Термоядерний реактор до 2010 року? Російська служба Бі-бі-сі. Технології, 2001.
Захарченко А. Попередні підсумки розслідування енергозатменія серпня 2003. Життєпис. 2003.
Уайтхаус Д. Китай і США увійшли в термоядерний проект. Російська служба Бі-бі-сі. Технології, 2003.
Уайтхаус Д. Термоядерний реактор: США передумали? Російська служба Бі-бі-сі. Технології, 2002.
Долю унікального реактора не вирішили. Російська служба Бі-бі-сі. Технології, 2003.
Термоядерна реакція в пробірці. Російська служба Бі-бі-сі. Технології, 2002.