Термояд ждет своей очереди

Больше полувека ученые всего мира пытаются заставить термояд работать на нужды человечества. Определенные успехи есть, но перспективы неоднозначны. Два крупных специалиста в этой области рассуждают о том, когда удастся зажечь солнце на земле.

Владимир Черковец, генеральный директор ГНЦ РФ «ТРИНИТИ»

— Вам, наверное, часто задают такой вопрос: термоядерную энергетику пытаются создать уже много лег, когда же, наконец, получится?

— Руководитель советской термоядерной программы академик Лев Арцимович еще в 60-х годах прошлого века сказал: «Термоядерная энергетика появится тогда, когда станет действительно необходима человечеству». Просто на земле еще не наступил острый дефицит энергоресурсов. Есть нефть и газ, развивается атомная энергетика. Сейчас идут работы над замыканием ядерного топлива цикла. Я думаю, ЗЯТЦ, построенный на разумной комбинации быстрых и тепловых реакторов, будет реализован. Это обеспечит человечество энергией на десятки тысяч лет. Но уран-то все равно закончится. И газ, и нефть закончатся. А жизнь и потом будет. Наша планета просуществует еще 4 млрд лет – пока не погаснет Солнце. Для землян это бесконечность.
Давайте сравним время существования нашей планеты с временем, которое человечество потратит на термоядерный источник энергии. Пусть это будет 100 лет, даже 200 — в некотором смысле мгновение. Тепловая энергетика решает проблему энергии в масштабе человеческой жизни, ядерная – в масштабах цивилизации, а термоядерная – в планетарных масштабах, практически навсегда. Дейтерия, топлива для термоядерного реактора, в морях хватит с запасом на много миллиардов лет. И я задаюсь философским вопросом: что же будет двигать прогресс, когда человечество получит неисчерпаемый источник энергии?

— Но если человечеству понадобится новый источник энергии только через 10 тыс. лет, то нет ли риска, что кадры и научная база по термояду будут утеряны?

— Риск утраты знаний есть, но многое зависит непосредственно от ученых. Вспомним 1990-е годы: к моменту развала Советского Союза в стране было около 3,5 тыс. научных организаций. Всего за несколько лет почти две трети прекратили свою деятельность. Очень мощные НИИ исчезли, потому что заняли неправильную позицию — позицию пассивного ожидания поддержки извне. Мы же обиваем пороги всевозможных инстанций, убеждая, доказывая необходимость наших исследований. Кроме того, мы учились самостоятельно добывать деньги — не сдавая в аренду помещения, а предлагая собственные разработки. За 10 лет при сохранившейся численности сотрудников ТРИНИТИ увеличил объемы работы в пять раз. Я не осуждаю тех, кто не смог продержаться в те годы. Некоторые ученые просто не приспособлены доказывать что-то, кроме правильности формулы. Столкновение с менеджментом и бизнес-мышлением для таких людей фатально. Но жизнь диктует свои условия, и будущее термоядерных исследований во многом зависит от того, смогут ли ученые приспособиться к нынешним социально-экономическим обстоятельствам.

— Удовлетворяет ли ученых сегодняшняя динамика исследований?

— Конечно, нет. Что может удовлетворить этих жадных до открытий людей? Мы все время в поиске. Возможно, судьбоносное открытие произойдет неожиданно. По многим направлениям исследования продвинулись очень далеко. Термояду быть — я в этом уверен. Возьмем ИТЭР. Это, конечно, не коммерческий, а исследовательский реактор. Но раньше, на предыдущих токамаках, мы доказывали, можно или нельзя создать термоядерный реактор, вырабатывающий энергию. И доказали эту теорему существования. Теперь решаем инженерные задачи, изготавливаем системы диагностики, думаем о преобразовании энергии.

— В прошлом году многие СМИ писали, что на площадке ТРИНИТИ будет построен самый мощный в стране термоядерный исследовательский реактор «Байкал». На какой стадии проект сейчас?

— Технический проект реактора уже готов, его выполнил ГСПИ. В 2013 году документация прошла Главэкспертизу. Обе части, техническая и экономическая, одобрены. Проект утвержден в «Росатоме». «Байкал» входит в ФЦП «Ядерные энерготехнологии нового поколения», финансирование его строительства было заложено. Но в 2014 году из-за экономического кризиса потребовалась корректировка программы, и строительство «Байкала» отложили. Все средства перепрофилированы на решение первой задачи ФЦП – замыкания ЯТЦ. Это более актуальная, ближняя цель. И пусть сроки пока перенесены, мы на сто процентов готовы к реализации проекта.

— ТРИНИТИ также участвует в международном проекте по созданию исследовательского термоядерного реактора «Игнитор» с удержанием плазмы в сильных магнитных полях. Как обстоят дела там?

— По «Игнитору» сейчас ведется постоянная работа, раз в месяц итальянские коллеги приезжают к нам на заседания рабочей группы, наши специалисты регулярно бывают в Италии. В мае этого года выполнен концептуальный проект – CDR. Фактически мы подошли к стадии создания технического проекта токамака. И для продолжения работы ученые Италии и России ожидают принятия правительственных решений.

Анатолий Красильников, директор проектного центра ИТЭР в России

— Почти год назад вы давали «СР» большое интервью о промежуточных итогах проекта ИТЭР и роли в нем российских предприятий. Произошел ли с тех пор в работах принципиальный прорыв?

— Уместнее говорить не о прорыве, а о ключевых достижениях. А они действительно есть. Во-первых, в конце прошлого года Чепецкий механический завод отгрузил последнюю партию сверхпроводящих стрендов для магнитной системы ИТЭР. И это событие знаковое. Когда Россия взяла на себя обязательства по изготовлению сверхпроводника для ИТЭР, чрезвычайно сложной технологичной системы, пришлось почти с нуля восстанавливать в стране инфраструктуру, оборудовать техническую базу, обучать персонал. И все был сделано в минимальные сроки и в соответствии с высочайшими стандартами качества. Могу с уверенностью сказать: это достойный пример возрождения промышленного потенциала России.
Кроме того, между «ИТЭР-центром» и Международной организацией ИТЭР заключены четыре соглашения о поставке оборудования, еще одно, о разработке и изготовлении блока защиты для верхнего патрубка № 7, ожидает подписания в этом году. Российскими организациями также проведен ряд крайне важных испытаний.
Надо отметить, что основная нагрузка по части производства ляжет на наши предприятия в 2016 — 2017 годах. Но и сейчас работы хватает. Ожидается основная поставка сверхпроводников, начаты работы по созданию первого патрубка – их выполняет НИИЭФА и немецкая МАN Diesel & Turbo. Практически на 80 % будет изготовлен в этом году первый штатный гиротрон для системы нагрева плазмы в термоядерном реакторе — ведет проект Институт прикладной физики РАН и компания «Гиком». НИИЭФА и НИКИЭТ продолжат создание компонентов первой стенки реактора, а Курчатовский институт, Физико-технический институт РАН, ТРИНИТИ, ИЯФ СО РАН, НИИТФА, НПО «Луч», «Техноэксан», «УТС-центр» и «ИТЭР-центр» будут разрабатывать и испытывать компоненты систем диагностик. Это чрезвычайно важная работа, и мы выполняем ее в соответствии с графиком и всеми стандартами сооружения ядерного объекта во Франции.

— Понятно, что вы, руководитель российского Агентства ИТЭР, считаете токамак лучшим техническим решением для создания термоядерной энергетики. В чем его преимущества перед другими концепциями управляемого термоядерного синтеза, например импульсными системами?

— Разумеется, токамак – не единственная конструкция для удержания термоядерной плазмы. Есть стеллараторы, открытые ловушки, системы инерциального термоядерного синтеза. Все они обладают своей спецификой, преимуществами и недостатками. Тем не менее именно токамак, символ и гордость отечественной науки и техники, был выбран международным сообществом как наиболее обоснованная и проработанная конструкция для международного термоядерного экспериментального реактора. Дело в том, что одной из главнейших задач ИТЭР как экспериментальной установки является демонстрация возможности горения плазмы не в импульсном, а в постоянном режиме. Только в этом случае использование энергии синтеза в промышленных целях будет целесообразным. И, как показывают мировые исследования – а за более чем полвека было сконструировано свыше 300 токамаков по всему свету, именно токамак способен справиться с поставленной задачей. Понимаете, это не вопрос предпочтений или эмоций: когда на кону энергетическая безопасность человечества, руководствоваться нужно исключительно результатами теоретических и экспериментальных исследований. А они говорят, что токамак сегодня наиболее близок к реализации термоядерного реактора. Ключевая проектная характеристика ИТЭР — получение термоядерной мощности в 10 раз большей, чем мощность, которая будет затрачена на создание и нагрев плазмы.

— ИТЭР – самый мощный, но все же исследовательский реактор. Как близко человечество к коммерческому использованию термояда? Есть ли вообще уверенность, что это возможно?

— Именно для этого и нужен ИТЭР — как последний, самый важный и самый ответственный эксперимент, результаты которого, мы уверены, снимут все вопросы относительно возможности использования реакции термоядерного синтеза для освещения и отопления домов. Как говорит академик Евгений Велихов, ИТЭР — это ворота в термоядерную энергетику. Успех проекта должен стать достойным и безоговорочным ответом скептикам, он ляжет в основе сооружения первой демонстрационной промышленной станции. Это так называемый проект DEMO, реализовать который планируется уже в 2030 – 2040-х годах.
Сроки получения первой плазмы на ИТЭР отодвигаются, но этому есть объяснение: проект настолько технологически сложен, что временами возникает необходимость пересмотра и внесения корректив в некоторые инженерные решения. А это время, хотим мы того или нет. Влияние оказывает и сам формат международного сотрудничества, когда исполнители проекта вносят вклад in kind (в форме продуктов, а не денег. – «СР»). Взаимосвязь и взаимозависимость сторон настолько высока, что возникающие у одной из них проблемы — экономические, технические и так далее — неизбежно сказываются на остальных. Пусть этот путь более сложный, но каждый участник получил доступ к абсолютно всем технологиям. Та форма международной кооперации, когда проект на равных реализуют разные культуры, когда мы преодолеваем все барьеры и начинаем говорить на одном языке как в прямом, так и в переносном смысле, – это одно из ключевых достижений, которым мы все вправе гордиться. И мы полностью уверены в успехе нашей работы, несмотря на сложности и отклонения от графика. В конце концов это свойственно всем крупнейшим проектом, а ИТЭР самый масштабный из них, и партнеры сегодня делают все возможное для его скорейшей реализации.