Термоядерная энергия: человечество погубит маленькое Солнце?
Работы по сооружению крупнейшего в мире термоядерного реактора возобновлены. На днях компания CNIM начала сборку катушек тороидального поля - ключевой конструкции ITER - термоядерного реактора, который строится на юге Франции, неподалеку от Марселя.
Ученые подсчитали, что к 2030 году энергетические потребности человечества вырастут на 50-60%. Соответственно, необходимы новые методы получения энергии. Одним из наиболее доступных источников многие считают термоядерный синтез: процесс слияния атомных ядер, который в природе происходит на Солнце и других звездах. Именно такие процессы будут происходить в термоядерном реакторе ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), который разработан, чтобы избавить мир от вредных выбросов ТЭС и обеспечить энергией растущее население Земли.
Основное отличие ITER от обычных ядерных реакторов заключается в том, что здесь протекает процесс слияния атомных ядер водорода, а не их расщепления. По сравнению с цепной ядерной реакцией на традиционных АЭС и в водородных бомбах, термоядерный синтез считается гораздо безопаснее - по крайней мере, процессами в нем можно управлять.
Строительство ITER началось в 2012 году, во Франции, в 60 километрах от Марселя. Меньше чем за год специалисты возвели фундамент, площадку для горячей камеры токамака - огромной установки для магнитного удержания плазмы, построили энергетическую подстанцию и два вспомогательных здания. Изначально сооружение ITER планировалось завершить к 2016 году, однако затем сроки сдвинулись - из-за нерегулярного финансирования и сложности выполнения определенного вида работ. Сейчас установлены новые сроки сдачи объекта - 2023 год. Проект потребует инвестиций в размере 13 млрд евро и позволит создать 3000 рабочих мест. Наряду со странами Евросоюза, в его строительстве и финансировании участвуют еще шесть государств: Россия, Китай, Южная Корея, США, Индия и Япония.
Более двух лет работы по сооружению реактора были приостановлены и вот теперь процесс возобновился. Причем судя по тому, что началось производство основного элемента конструкции, в проект инвестировалась крупная сумма (хотя официальной информации по этому поводу нет).
Катушки тороидального поля делают на заводе CNIM, расположенном на побережье Франции в Ла-Сейн-сюр-Мер (пригород Тулона) - некоторые из деталей столь громоздки, что их транспортировка возможна только по морю. Французская компания CNIM (Constructions navales et industrielles de la Mediterranee), создающая сейчас огромные компоненты термоядерного реактора, раньше специализировалась на судостроении.
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, чтобы сформировать один из множества магнитов, которые контролируют плазму при температуре 10 миллионов градусов Цельсия в вакуумной камере. Каждая катушка, по весу сравнимая с полностью загруженным самолетом "Боинг-747", прибывает во французский порт, откуда ее везут до места постройки ITER, в 104 километрах от побережья. Разумеется, это лишь часть огромной работы, которую предстоит выполнить перед запуском реактора.
Ученые говорят, что использовать ITER в коммерческих целях, как постоянный источник энергии, можно будет не раньше, чем через 40-50 лет. Когда реактор начнет работу, его смогут включать лишь на час, а затем реакция будет затухать. Но все равно, это большой шаг вперед, поскольку до того длительность реакции на термоядерных установках не превышала нескольких секунд. Задачей ITER является демонстрация управляемой реакции синтеза с термоядерной мощностью в несколько сотен мегаватт, а также отработка технологии ее использования на практике. На первом этапе реактор будет работать в импульсном режиме, с мощностью термоядерных реакций в 400-500 МВт. На втором этапе планируется отработать режим непрерывной работы реактора и системы воспроизведения трития.
Технология термоядерного синтеза имеет ряд преимуществ по сравнению с технологией использования цепной ядерной реакции. В термоядерном реакторе гелий, который является побочным продуктом процесса, не становится радиоактивным. Кроме того, для работы реактора не нужен редкий и дорогостоящий уран: вместо него используются дейтерий и литий. Запасы дейтерия в океанах практически неисчерпаемы, а содержание лития в земной коре в двести раз больше, чем урана.
По словам главы службы безопасности и качества работы ITER Карлоса Алехальдре, главная опасность использования термоядерного реактора заключается в том, что тритий, наряду с другими элементами, которые выделяются во время реакции, будет находиться в замкнутом пространстве. Для того чтобы сдерживать его, будут построены заградительные сооружения и приняты другие меры, гарантирующие безопасность установки. "Риск в работе ITER я бы оценил как разумный, возможный и не выходящий за рамки доступного нам контроля. Даже в случае землетрясения на термоядерной электростанции не может произойти такая авария, как, например, на "Фукусиме", поскольку любой сбой в ходе реакции приводит к тому, что она попросту угасает", - поясняет Алехальдре.
Тем не менее, никто не может поручиться, что процессами в установке можно будет действительно эффективно управлять и при работе она не станет продуцировать опасный уровень радиации. Ведь по сути это маленькая копия Солнца, а оно, как известно, ведет себя далеко не всегда так, как предсказывают ученые. Разумеется, участвующие в строителстве реактора специалисты утверждают, что даже в случае аварии, радиоактивные выбросы не будут представлять опасности для населения и не вызовут необходимости эвакуации, но "незаинтересованные" эксперты предупреждают, что термояденая энергетика - это игра с огнем.
