Плазма зимой и летом: физики-универсалы куют себе смену

В Тарусе прошла Зимняя школа по управляемому термоядерному синтезу и плазменным технологиям. Студенты ведущих технических вузов слушали лекции о свойствах плазмы и инженерных особенностях токамаков. Мы спросили у собравшихся, что сегодня мешает создать энергетически эффективную установку и надеются ли они застать пуск первой термоядерной станции.

Андрей Аникеев
Руководитель проектного офиса по управлению управляемым термоядерным синтезом, частное учреждение «Наука и инновации»

— Я выбрал термояд в качестве специальности, еще когда учился в Новосибирском государственном университете. Ученый в области физики плазмы — своеобразный спецназовец, универсал. Здесь задействовано сразу несколько интересных физических направлений: электродинамика, квантовая физика, термодинамика.

Сегодня рано говорить о том, что такое эффективная установка с точки зрения энергетики. Сначала нужно продемонстрировать длительную самоподдерживающуюся реакцию. Тогда станут понятны инженерные затраты, и можно будет попытаться рассчитать экономическую эффективность. Пока кажется, что киловатт-час термоядерной энергии очень дорогой и неконкурентоспособный из-за высоких на сегодня капитальных затрат на создание термоядерных установок реакторного класса, типа ИТЭР. Но век-другой спустя, когда запасы углеводородов окажутся на исходе, расчеты могут быть совсем другими, и, может статься, только этот вид энергии и позволит человечеству жить на Земле. Китай обещает запустить демонстрационную станцию в 2050 году. Мы, наверное, сможем чуть позднее. Мне сейчас 55, так что надеюсь дожить.

Степан Крат
Старший научный сотрудник Национального исследовательского ядерного университета (НИЯУ) «МИФИ», заведующий лабораторией токамака «Мифист»

— Исторически в области термоядерной энергетики научная кооперация одна из самых сильных. И в ней у меня нет соперников, а есть друзья и товарищи.

Какие проблемы тормозят развитие проектов сегодня? В первую очередь взаимодействие плазмы со стенкой: водород в форме дейтерия и трития, накопившийся в стенке токамака, в какой-то момент начинает эмитироваться обратно в плазму, охлаждая ее и делая менее устойчивой.

Дожить до пуска первой термоядерной электростанции, конечно, надеюсь. Если сойдутся звезды, это может произойти уже в 2030‑е годы, хотя реалистичнее — в 2050‑е. С учетом того, что пик карьеры ученого-физика в среднем, как я читал в одной научно-популярной статье, приходится на 64 года, а я появился на свет в 1989 году, у меня есть шанс в этом даже поучаствовать.

Наталья Кирнева
Руководитель отделения экспериментальной физики токамаков, Национальный исследовательский центр (НИЦ) «Курчатовский институт»

— У каждой установки свои особенности — в системе нагрева плазмы, конструктивные и т. д. Все это определяет параметры, которые мы можем получить при разряде. Реально ли их улучшить, каким способом, что ограничивает эту возможность? Вот эта исследовательская сторона дела занимает меня сейчас. А в перспективе — конечно, хотелось бы посмотреть на эксперимент с чистым термоядом. Созданию энергетически эффективной установки мешают технологические проблемы, связанные со взаимодействием плазмы со стенкой. Чем выше мощность, тем короче разряд, и стенку, которая позволила бы получить длительный импульс, пока не создали. Дожить до пуска надеюсь, если иметь в виду термоядерную станцию с международной кооперацией.

Георгий Мочалов
Третьекурсник Московского государственного технического университета им. Баумана

— В научном институте «Росатома» я стажер. В рамках российского флагманского проекта в области токамакостроения — токамака с реакторными технологиями — участвую в разработке стартового комплекта панели первой стенки. Термоядерную энергетику я выбрал, потому что она сопутствует мечте человечества о почти бесконечной энергии и включает в себя множество интереснейших теоретических задач и инженерных кейсов.

Лекции в рамках школы зарядили оптимизмом по полной. Надеюсь в следующем году побывать здесь уже не как слушатель, а как спикер.

Давид Габараев
Третьекурсник Института лазерных и плазменных технологий, НИЯУ «МИФИ»

— Я всегда интересовался энергетикой, а в физике плазмы требуется фундаментальное и всестороннее понимание мироздания с точки зрения энергии. Здесь, в школе, для практики на «Мифисте» можно было выбрать одно из пяти направлений. Я выбрал диагностику периферийной плазмы при помощи зондов Ленгмюра. На кафедре физики плазмы я как раз занимаюсь диагностикой внутренних процессов в токамаке, конкретно — выявлением лития в пленках, осаждаемых на поверхности.

Широко известна шутка, что появление управляемого термоядерного синтеза легко предсказать — это всегда «через 30 лет». Да, пока это так, потому что люди долго пытаются договориться, как сконцентрировать усилия на спектре направлений, необходимых для получения стационарной термоядерной реакции. Но, думаю, в ближайшие 30 лет я этот момент все же застану.

О школе

Организаторы мероприятия — научный институт «Росатома» в Троицке, НИЯУ «МИФИ» и НИЦ «Курчатовский институт». Важной практической частью программы стали удаленные лабораторные работы на токамаке «Мифист».

«Наша школа — важный шаг в реализации стратегических задач в сфере термоядерной энергетики, прежде всего в решении ключевой кадровой задачи посредством системной подготовки высококвалифицированных специалистов, — говорит Александр Голубев, научный руководитель научного института «Росатома» в Троицке, председатель программного и организационного комитетов Зимней школы по управляемому термоядерному синтезу и плазменным технологиям. — Мы видим живой интерес молодежи к этой перспективной области и уверены, что участники школы в скором времени станут нашими коллегами-учеными, способными обеспечить технологический прорыв в отрасли».