Чего хотят достичь физики с помощью промышленного термоядерного реактора

— Что такое ИТЭР? Чем может быть полезен этот международный эксперимент?

— ИТЭР — это первый в мире международный экспериментальный термоядерный реактор. Он нужен, чтобы продемонстрировать возможности реализации управляемого термоядерного синтеза (УТС) в промышленном масштабе. Также на этом термоядерном реакторе можно опробовать в деле множество инженерных решений и технологий и накопить опыт, необходимый для развития термоядерной энергетики. Строительство ведётся в исследовательском центре Кадараш во Франции. В основе реактора лежит установка "токамак" (установка для магнитного удержания плазмы), разработанная в Советском Союзе ещё в 50-х годах прошлого века. В установке для удержания высокотемпературной плазмы применяются сильные магнитные поля определённой конфигурации — они не позволяют плазме касаться стенок камеры и разрушать их.

— В каких сферах проекта задействованы российские университеты?

— Во многих. На самом деле участие в ИТЭРе — прекрасная возможность развить в стране высокотехнологичное производство. Россия поставляет около 20% всех сверхпроводниковых материалов, одну из магнитных катушек, системы нагрева плазмы (гиротроны), элементы силовых цепей, части первой стенки, бланкета и дивертора (это элементы, которые будут принимать на себя все потоки частиц и излучения, идущие из плазмы), системы диагностики параметров плазмы и элементы вакуумной камеры. Каждая из вышеперечисленных задач — сложное, высокотехнологичное и наукоёмкое производство, результаты которого в дальнейшем могут быть использованы не только в термоядерной энергетике, но и в других, самых разных областях.

— На какой стадии сейчас находится эксперимент? Скоро ли удастся использовать полученные результаты в коммерческих целях?

— Сам эксперимент ещё и не начинался — он пока только строится. На сегодняшний день про какое-либо коммерческое использование управляемого термоядерного синтеза говорить не приходится — пока нет ни одного работающего реактора. Всё, что есть, — большое количество экспериментальных установок, на многих из которых получаются хорошие данные, как по параметрам плазмы, так и по времени её удержания. ИТЭР во многом поможет ускорить процесс развития термоядерной энергетики, но проблема УТС слишком сложна и многогранна, чтобы её можно было решить за короткое время.

Тут можно вспомнить цитату, которую приписывают Льву Андреевичу Арцимовичу (его и у нас, и на Западе считают пионером термоядерных исследований): «Надежда на быстрое решение проблемы УТС — то же, что надежда грешника попасть в рай, минуя чистилище».

О каких-то временных сроках тут говорить трудно — кто-то даёт оценки в 40-50 лет, кто-то меньше, а кто-то больше. В любом случае до окончания всех работ и экспериментов на ИТЭРе говорить о реализации промышленной термоядерной энергетики рано.

Сейчас идёт активное строительство зданий и создание систем и комплектующих, необходимых для реактора. Собственно, начало сборки самого реактора в шахте намечено на 2019 год, а окончание строительства и первая плазма — на конец 2025 года. При этом к 2025 году смонтируют не все системы, поэтому после первых экспериментов пройдёт ещё лет десять, прежде чем ИТЭР станет полноценной термоядерной установкой и сможет продемонстрировать термоядерную реакцию мощностью 500 мегаватт.

— Если говорить именно о вашей работе, в чём она заключается?

— В настоящий момент я работаю над проектом системы для диагностики пылевых частиц, образующихся в процессе работы реактора. Это серьёзная головная боль для инженеров: попадая в плазму, пылевые частицы могут охладить её, в результате реакция может просто затухнуть. Кроме того, из-за пыли могут возникать неустойчивости, которые могут привести к срывам плазмы на стенки камеры. Вдобавок пылевые частицы могут захватывать и накапливать радиоактивный тритий, что недопустимо по соображениям радиационной безопасности, — в ИТЭРе из-за этого установлен порог по допустимому содержанию трития в камере реактора (сейчас он на уровне 700-1000 грамм). Если больше — реактор должен быть остановлен и поставлен на обслуживание (детритизацию). Для промышленного «термояда» это очень плохо — простой будет влиять на экономическую выгодность.

ИТЭР в этом случае даёт прекрасную возможность обкатать как системы детектирования и анализа пылевых частиц, так и системы по их удалению. Сейчас мы разрабатываем систему, которая на первом этапе работы ИТЭРа будет использоваться для анализа образующихся частиц пыли — в нижней части камеры будут располагаться специальные технологические каналы, в которых пыль будет накапливаться. В дальнейшем в каналы будет запускаться специальное устройство, чтобы собирать её для анализа.