Термоядерный синтез

 

4.7. Проект ИТЭР(ITER).

ITER (ИТЭР) — проект международного экспериментального термоядерного реактора.

Первоначально название ITER было образовано как сокращение английского названия International Thermonuclear Experimental Reactor (Международный термоядерный экспериментальный реактор). В настоящее время оно, официально, не считается аббревиатурой, а связывается с латинским словом iter — путь.

Задача ИТЭР заключается в демонстрации осуществимости создания термоядерного  реактора и решении физических и  технологических проблем, которые  могут встретиться на этом пути.

В настоящее время проектирование реактора полностью закончено и  выбрано место для его строительства  — французский город Кадараш.

Страны-участницы: Евросоюз, Индия, Китай, Республика Корея, Россия, США, Япония.

ИТЭР относится к термоядерным реакторам типа «токамак». Два ядра: дейтерия и трития сливаются, с образованием ядра гелия (альфа-частица) и высокоэнергетического нейтрона.

Стоимость проекта оценивается  в $12 млрд. Доли участников распределятся следующим образом: Китай, Индия, Корея, Россия, США — каждая по 1/11 суммы, Япония — 2/11, ЕС — 4/11.

 

4.8. Российский вклад в проект ИТЭР.

Руководитель нашей страны, в то время М.С. Горбачев, в ходе своей поездки во Францию предложил  это президенту Миттерану, тот одобрил, потом присоединились остальные  участники. И с 1988 года по 1990-й началась реальная работа. Был сделан эскизный проект. Потом опять полтора года шли переговоры. А с 1992 года начался крупный этап технического проекта ИТЭР с обеспечением его НИОКРом.

Это было трудное для России время – экономика разваливалась, все наши предприятия, институты, оказались  почти без средств. А тут надо выполнять международное обязательство. Минатом этому проекту уделял огромное внимание. Все министры, руководившие тогда атомной отраслью, как один поддерживали этот проект. Потому что  очень высокий приоритет у  ИТЭРа.

В 2001 году, когда формально  закончилась разработка технического проекта и международная команда  подводила итоги и оценивала  вклад каждого участника, оказалось, что вклад России в проект составляет 17%. У США были те же самые 17%, остальное  поделили между собой Европа и  Япония – где-то по 33%.

Россия выполняет две  части работ – это проектирование и конструирование, и была НИОКРовская отработка различных технологий по сверхпроводникам. В НИОКРе ИТЭРа РФ выбрала несколько направлений термоядерных технологий с тем, чтобы попробовать именно ключевые технологии. Потому что, если выбрать какое-то одно направление в ИТЭРе и им заниматься, это означает, что вы ничего не понимаете в термоядерном реакторе и никогда его сами не сделаете. Надо за все браться по максимуму. Другие страны тоже пошли по этому же пути. То есть занялись ключевыми технологиями. Ведь это же делается для будущего своей страны! Потому что после ИТЭРа будет энергетическая фаза термоядерного синтеза.

Десятипроцентный вклад России в проект - это не денежный вклад. Это освоение денег здесь, в нашей российской промышленности, и поставка готовых элементов, компонентов реактора на площадку строительства. Ныне действующая Федеральная целевая программа, которая будет продолжаться, направлена на подготовку российских предприятий в поставке оборудования на ИТЭР.

Также по основным ключевым технологиям Россия собирается поставлять на термоядерный реактор оборудование. Это даст нам возможность участвовать  в самом крупном, наукоемком проекте  века. Другого проекта такого масштаба нет. Даже международная космическая  станция пониже уровнем, чем ИТЭР. Неслучайно все страны мира хотят  участвовать в ИТЭРе. Потому что всем понятно, что это - будущее энергетики. И что бы ни говорили, но завтра-послезавтра закончатся нефть и газ. Остается только ядерная и термоядерная энергетика. У термоядерной есть огромное преимущество перед ядерной. Оно связано с тем, что у термояда нет никаких долгоживущих радиоактивных отходов. То есть нет проблемы захоронения отходов. А ресурсов на миллионы лет хватит. И это мнение независимых экспертов.

Россия как участник проекта  получит все знания, реализованные  в нем. Это одно из очень важных условий соглашения о строительстве  ИТЭР: страна-участник получает доступ ко всем знаниям и технологиям, вложенным  в этот проект. Это выгодно для  всех вместе и каждого в отдельности. При вкладе в 10% - получить 100% знание.

Российская часть проекта  разрабатывается в ключевых институтах, которые отвечают за группу вопросов по проекту ИТЭР. Курчатовский институт обеспечивает физику реактора, системы  нагрева и диагностики. Институт им. Бочвара (ВНИИНМ) - материалы, включая сверхпроводящие, и тритиевые технологии. Институт им. Доллежаля (НИКИЭТ) работал над ядерными технологиями, а институт НИИЭФА обеспечивал электрофизические технологии. За каждым из этих направлений стоит очень много задач. В составе российской дирекции есть представители всех этих институтов и Росатома. А всего более 200 российских организаций вовлечены в проект. Это НИИ и КБ, вузы - у них хорошая наука, участвуют и промышленные предприятия.

Недавно была произведена  блестящая работа по так называемому дивертору. Это система в ИТЭР для приемки тепла и энергии, причем облицовка ее должна быть такой, чтобы стенки не разрушались под действием высоких температур. Был сделан уникальный стенд мирового класса. Теперь мы будем поставщиками элементов для этой системы.

Кроме того, НИКИЭТ в кооперации сделали так называемый порт-лимитер. Это ограничитель размера плазмы на стадии ее формирования. К разработке, помимо собственно ядерных предприятий, были привлечены и наши космические фирмы. Все успешно сделано и испытано. Это огромное достижение. Большой вклад был внесён в разработку проекта вакуумной камеры: сделали так называемый удлинитель патрубка в НИОКРе. Его отправили в Японию для испытания и для интегрирования с японской камерой. А японцы сделали два полномасштабных сектора камеры, сварили их и приварили патрубок. 100% так называемой коммутирующей защитной аппаратуры также будет поставлять в ИТЭР наша страна.

Самой дорогой и сложной  системой в ИТЭРе является сверхпроводящая магнитная система. Потому ей и уделяли большое внимание, и на стадии строительства четверть нашего вклада будет составлять именно сверхпроводящая технология. Она стоит миллиард долларов. Естественно, она должна быть надежно защищена от возможных неприятностей, аварий. Для этого делается специальная система электропитания, которая в необходимый момент отключает магнитную систему.

Вот основные элементы, которые  будет поставлять на ИТЭР Россия. Каждой стране в проекте дается некое  место, куда можно ставить свой тест-модуль, чтобы испытать свою национальную технологию для будущего энергетического реактора. У нас, например, есть неплохо развитые две концепции таких модулей - в институте им. Доллежаля (НИКИЭТ). И мы их тоже будем поставлять в ИТЭР для испытания.

Проект ИТЭР целиком делался  по безбумажной технологии, при конструировании  никто карандашом не пользовался, т.е. создавались трехмерные компьютерные модели. Причем так работали по всей планете. А затем конструкторы пересылали друг другу свои разработки, свои сконструированные модули в виде файлов. В другой стране этот файл принимали и встраивали в следующую конструкцию.

Такой выглядит история освоения управляемого термоядерного синтеза  – сложной, тернистой и интересной. Самым реальным воплощением УТС  на данный момент является проект ИТЭР, но существуют и другие проекты с  другими типами установок. Есть проекты, чья стоимость гораздо ниже данного  проекта, есть и проекты, которые  находятся на начальной стадии –  либо из-за нехватки средств, либо из-за недостаточности теоретических  разработок. Как бы там ни было, но проект ИТЭР уже находится в стадии строительства и без сомнения является самым перспективным, не смотря на ряд до сих пор открытых вопросов (таких как «вопрос первой стенки»). Время покажет, правильно ли был сделан выбор в пользу токамака – разработки наших соотечественников – или нет. В любом случае, все разработки по управляемому термоядерному синтезу, процессу так же предложенному нашим учёным Лаврентьевым, достойны внимания, потому как это будущее человечества вообще и энергетики в частности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Заключение

Ядерное оружие - огромная угроза всему человечеству. Так, по расчетам американских специалистов, взрыв термоядерного  заряда мощностью 20 Мт может сравнять с землей все жилые дома в радиусе  24 км и уничтожить все живое на расстоянии 140 км от эпицентра.

Учитывая накопленные  запасы ядерного оружия и его разрушительную силу, специалисты считают, что мировая война с применением ядерного оружия означала бы гибель сотен миллионов людей, превращение в руины всех достижений мировой цивилизации и культуры.

К счастью, окончание холодной войны немного разрядило международную  политическую обстановку. Подписаны ряд договоров о прекращении ядерных испытаний и ядерном разоружении.

Также важной проблемой на сегодняшний день является безопасная эксплуатация атомных электростанций. Ведь самая обыкновенное невыполнение техники безопасности  может привести к таким же последствиям что и  ядерная войны.

Сегодня люди должны подумать о своем будущем, о том в  каком мире они будут жить уже  в ближайшие десятилетия.

В качестве первооткрывателей  атомной эры, ставшей поворотным этапом в развитии цивилизации, история  выбрала Соединенные Штаты Америки  и Советский Союз. В первую очередь  этим двум державам пришлось в полной мере испытать, как ядерная гонка  форсировала и даже подчинила  себе наиболее передовую часть технологии и науки. Эти страны первыми осознали, что обладание ядерным оружием  никому не дает решающих преимуществ  и, напротив, таит в себе угрозу всеобщего  уничтожения. Ядерное оружие, породив  глобальные проблемы, в том числе  и моральные, во многом предопределяет сейчас стратегию мировой политики. По этой причине исследователи вновь  и вновь будут обращаться к  начальным драматическим страницам атомной эпопеи, стараясь «докопаться» до их подлинного содержания.

В настоящее время все  ядерные (и не только) страны заинтересованы в использовании термоядерного  синтеза в созидательных целях, а именно – в создании термоядерных реакторов. Потому что по разным прогнозам, основные источники электроэнергии на планете закончатся через 50-100 лет. Запасы нефти человечество исчерпает лет через 40, газа - максимум через 80, а урана - через 80-100 лет. Запасов угля может хватить лет на 400. Но использование этого органического топлива, причем в качестве основного, ставит планету за грань экологической катастрофы. А значит, альтернативный источник энергии нам необходим уже в обозримом будущем. И этот источник – управляемый термоядерный синтез. Существует несколько проектов, самым крупным из которых является Международный Термоядерный Экспериментальный Реактор ИТЭР.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. Арцимович Л. А., «Управляемые термоядерные реакции», М., 1963.

2. Барчер В. Д., Клайн Д. Б., «Рассеяние при высоких энергиях», в сборнике: «Элементарные частицы», в. 9, М., 1973.

3. Бейзер А., «Основные представления современной физики», перевод с английского, М., 1970.

4. Капица П. Л., «Свободный плазменный шнур в высокочастотном поле при высоком давлении», "Журнал экспериментальной и теоретической физики", 1969, т. 57.

5. Капица П. Л., «Термоядерный реактор со свободно парящим в высокочастотном поле плазменным шнуром», "Журнал экспериментальной и теоретической физики", 1970, т. 58.

6. Лукьянов С. Ю., «Горячая плазма и управляемый ядерный синтез», М., 1975.

7. «Лазеры и термоядерная проблема», под редакцией Б. Б. Кадомцева, М., 1974.

8. Резерфорд Э., «Избранные научные труды», книга 2 – «Строение атома и искусственное превращение элементов», перевод с английского, М., 1972.

9. Роуз Д., «Управляемый термоядерный синтез. Результаты и общие перспективы», "Успехи физических наук", 1972, т. 107.