Российские атомщики вместе с мировым научным сообществом работают над этой сверхважной задачей.
Любителям рисовать апокалиптические картинки и строить пессимистические прогнозы живётся с каждым днём всё легче и легче. Чего уж там - население Земли растёт, полезные ископаемые истощаются, продовольственная проблема для многих не абстракция, а вполне себе суровая реальность. И так далее, по списку...
Да плюс ещё всякие там календари майя с их концом света, да и куда теперь без глобального потепления, плавно переходящего в ледниковый период.
Если отфильтровать явно надуманное, а равно появившееся
во многом благодаря воспалённым воображениям, то в сухом остатке реальных трудностей окажется не так уж и много. Но они есть и требуют решения.
Мило, но мало
Одна из главнейших - энергетика. Вопрос чрезвычайно актуальный и сложный. Рост населения и его неминуемое следствие, рост сопутствующих потребностей, в основе коих лежит именно потребление энергии, - непреложный факт. Аксиома.
Такой же непреложный факт - масштабы выработки энергоносителей, в первую очередь углеводородов, растут едва ли не в геометрической прогрессии. При этом, правда, эффективность использования старых и добрых «друзей человечества» явно не на высоте. Зато на высоте побочные последствия: вредные выбросы, прочие разновидности загрязнения плюс слабопредсказуемые, но сильно дестабилизирующие мир политические конфликты.
Никто не говорит, что всему этому безобразию нет альтернативы. Капитан Очевидность в той или иной форме не упустит возможности нарисовать благостные картинки. Не менее старые и не менее добрые гидроэлектростанции. Энергия ветра. Энергия солнца, добываемая красивыми внешне установками. С водой - по крайней мере, непитьевой - ещё могут быть какие-то сложности, однако крайне незначительные; с ветром же и солнцем, как утверждают сторонники и поборники чистоты, таковых вообще не предвидится.
Разумеется, ветер не добывается в шахтах, а солнце светит всем и не требует трубопроводов. Только одна маленькая деталь лишает благости чудесную картину сей альтернативы. Коэффициент полезного действия вышеперечисленных источников уж очень небольшой. И вряд ли даже в дальней перспективе можно рассчитывать на то, что он существенно увеличится. Да и фактор локальности вносит диссонанс. При всех прочих равных мест на нашей планете, где должной силы ветров в избытке, очень и очень немного. И мест, где солнце сияет в необходимых суммарных количествах, увы, тоже.
Аргумент количества и качества
1 грамм дейтерия может дать энергии в 10 миллионов раз больше, чем 1 грамм угля. 1 граммсмеси дейтерий-тритий даст столько же энергии, сколько 8 тонн нефти. Промышленной термоядерной станции понадобится всего несколько килограммов топлива в год для выработки такого же количества электроэнергии, сколько вырабатывает сегодня одна АЭС. Кроме того, если на последних отходы всё ещё значительны (хотя и меньше, чем на ТЭЦ) и утилизация этих отходов - сложнейший и недешёвый технологический процесс, то термоядерный реактор практически безотходен и, соответственно, - чист. А чистота, как известно, - залог здоровья. В данном случае - всех и каждого.
Не делением, а слиянием
Атомная энергетика гораздо ближе к истине. В смысле - глобальному удовлетворению потребительских потребностей. Но, как водится, без нюансов не обойтись. Количество противников АЭС не слишком велико, но не так уж и мало, и активность их подчас весьма чувствительна: нет нужды напоминать о последнем её всплеске и его последствиях.
Последствия последствиями, однако магистральный путь, прокладываемый атомщиками, нащупан верно. Использование энергии атомного ядра - и это стало понятно ещё более полувека назад - фактически единственная эффективная перспектива энергетики. Безусловно, она подлежит совершенствованию, но ведь никто не отказывается.
На самом деле работа, итогом которой должно стать появление универсального источника энергии, ведётся уже немало лет. Да, на завершение её также требуется много времени, но «много» в данном конкретном случае не означает бесконечность.
Речь идёт о международном проекте ITER (ИТЭР). Именно он призван сделать неинтересными горячие новости о цене барреля нефти, ныне занимающие в информационных рейтингах первые строчки.
В настоящее время проектирование реактора полностью закончено и выбрано место для его строительства - вблизи исследовательского центра Кадараш (Франция).
Значимость проекта подчёркивает хотя бы тот, скажем так, лингвистический факт, что ITER из обычной аббревиатуры (International Thermonuclear Experimental Reactor) превратился в восприятии людей в слово с навевающим особый дух значением: iter - по латыни означает «путь».
Суть пути проста и сложна одновременно. На классических АЭС, как, наверное, многим известно, используется энергия, высвобождающаяся при делении ядра. При этом, отметим, количество исходного природного «сырья», необходимого для нормальной работы, для снабжения потребителей электричеством от АЭС, исчисляется тоннами. Это ничтожно мало по сравнению с миллионами тонн сгораемых нефти, газа и угля.
Справка «АН»
ITER (ИТЭР) - проект международного экспериментального термоядерного реактора. Задача проекта - демонстрация технологической возможности использования термоядерной энергии в промышленных масштабах и решения физических и технологических проблем, которые могут встретиться на этом пути.
Приручение плазмы
ИТЭР намерен пустить в дело энергию, высвобождающуюся в процессе слияния ядер. Причём не урана, как в традиционных ядерных реакторах, но изотопов водорода. В этом случае сырьём выступают в буквальном смысле граммы (!) «исходников», не говоря о том, что запасы водорода практически неисчерпаемы.
Небольшое, но необходимое отступление. ИТЭР относится к термоядерным реакторам типа токамак. Токамак - тороидальная камера с магнитными катушками. Впервые эта технология была разработана именно нашими учёными. Опуская многочисленные подробности, суть такова. В термоядерном синтезе приходится иметь дело с плазмой (ионизированный газ; плазма известна также как четвёртое агрегатное состояние вещества - наряду с твёрдым, жидким и газообразным). Токамак это то устройство, где плазма удерживается в вакуумной камере посредством магнитного поля для создания условий вышеупомянутого термоядерного синтеза, но - что крайне важно - управляемого.
Собственно в ИТЭРе сталкивают дейтерий (так называемый тяжёлый водород) и тритий (сверхтяжёлый изотоп водорода). Результат столкновения - положительно заряженные ядра гелия (-частицы) и нейтроны, несущие огромную энергию. А значит, в будущем свет и тепло в наши дома.
На словах всё просто, а вот на деле...
ИТЭР сегодня - самое сложное произведение научного искусства. Сложнее международной космической станции. Сложнее большого адронного коллайдера. Достаточно сказать, что плазма «работает» на нас так, как нам очень желательно, при температуре 150 миллионов градусов. Не надо обладать чрезмерно богатой фантазией, чтобы представить, какие материалы, какие технологии требуются для создания условий процесса, а наипаче - для его контролируемого использования в должном русле.
- Никто никогда ничего подобного в истории науки не совершал, - говорит специалист по информационным связям ИТЭР-центра - российского агентства ИТЭР Александр Петров, - и, естественно, одной отдельно взятой стране данный проект никак не потянуть.
В ИТЭРе работают все государства - члены ЕС, Россия, Индия, Китай, США, Япония и Южная Корея. Фактически над новым источником энергии трудится сегодня более половины населения всей Земли.
Главный вклад участников - технологии. Все партнёры имеют равный доступ к разработкам друг друга. Это не удивительно: без такого глобального открытого объединения просто ничего не получится.
«Доля» России - 18 систем, необходимых для функционирования ИТЭРа в штатном режиме. На проект работают атомщики и учёные свыше тридцати наших научно-производственных организаций. Председателем Совета ИТЭР (руководящий орган проекта, принимающий решения об участии государств в проекте, по вопросам руководящего персонала, административных правил и бюджетных расходов) до 2012 года являлся известнейший учёный, академик Евгений Павлович Велихов.
Заказчик всех работ, связанных с проектом ИТЭР в России, - государственная корпорация «Росатом». С российской стороны в проекте заняты многие предприятия Росатома и других ведомств. Так, например, ФГУП «НИИЭФА им. Д.В. Ефремова», входящий в ГК «Росатом», помимо того, что проводит часть научно-исследовательских работ, также изготавливает и поставляет часть оборудования (46% от обязательств российской стороны). Это - и катушка полоидального магнитного поля, и коммутирующее оборудование для системы питания, центральные сборки для диверторных (дивертор - система, обеспечивающая очистку плазмы от ненужных примесей) кассет и проведение испытаний диверторных компонентов, обращённых к плазме, а также верхние порты для вакуумной камеры ИТЭР и системы неразрушающего контроля сварных швов толстостенных конструкций плюс ещё компоненты первой стенки реактора..
А вот ОАО «ВНИИКП» отправляет в Европу кабели и проводники (медные, ниобиево-титановые и т.п.) полоидального поля магнитной системы ИТЭР. В этой работе задействованы также топливная компания Росатома ОАО «ТВЭЛ», ОАО «ВНИИНМ
им. А.А. Бочвара» и ОАО «ЧМЗ» под общей координацией учреждённого Росатомом «Проектного Центра ИТЭР» (Агентство ИТЭР РФ)
- Завершение строительства реактора, - продолжает Александр Петров, - намечено на 2020 год. Это же срок начала базовых экспериментов. Вывод ИТЭРа на проектную мощность намечен на 2027 год.
Аргумент безопасности
Термоядерный реактор намного безопаснее ядерного реактора, прежде всего в радиационном отношении. Количество находящихся в нём радиоактивных веществ невелико. Энергия, которая может выделиться в результате какой-либо аварии, тоже мала и не может привести к разрушению реактора. При этом в конструкции реактора есть несколько естественных барьеров, препятствующих распространению радиоактивных веществ. Кроме того, в отличие от ядерных реакторов, в термоядерном процесс реакции - в случае возникновения каких-либо нештатных происшествий - можно остановить за доли секунды.
Василий АЛЕКСАНДРОВ
