Термоядролық энергетика Ресейдің атом өнеркәсібінде шеткі назарда тұр. Ұлттық термоядролық бағдарлама, сондай-ақ ИТЭР халықаралық жобасы аясындағы толыққанды ынтымақтастық белсенді дамып келеді.
Ресейдегі жоспарлар
Ресейлік термоядролық бағдарламаның негізгі элементтері – Курчатов институтындағы T-15MD токамакты жұмыс параметрлеріне шығару және РФ «ТРИНИТИ» мемлекеттік ғылыми орталығы негізінде реакторлық технологиялары бар токамакты жасау.
Т-15МД – бұл жұмыс істейтін токамак. Физикалық іске қосу 2021 жылдың мамырында өтті. 2023 жылдың наурызында – энергетикалық іске қосу: ғалымдар алғашқы жоғары температуралы плазманы алды. Содан кейін екі эксперименттік науқан ішінде олар плазмалық разрядтар алу алгоритмдерін пысықтап, магнит өрісінің келесі параметрлеріне қол жеткізді: 1 Тл (магниттік индукция) және 30 секунд (магнит өрісінің болу ұзақтығы). 2023 жылдың желтоқсанында ғалымдар ұзақтығы екі секундтан астам 260 кА плазма тогымен разряд алды. Плазманың электронды компонентінің температурасы шамамен 40 миллион градус болды, бұл күннің ортасындағы температурадан екі есе көп.
Т-15МД жұмысын жақсарту үшін плазманы қосымша қыздыру және токты ұстап тұру жүйелерін іске қосу, токамакты диагностикалық жүйелермен толық жарақтандыру, дивертор орнату және камераны графитпен қаптау жоспарлануда.
Реактор технологиясы бар токамак (РТТ) болашақ термоядролық реактордың немесе нейтрон көзінің толық ауқымды тәжірибелік прототипі ретінде әзірленуде. Ол квазистационарлық режимдердегі плазма әрекетін зерттеуге, плазманы қосымша қыздыру әдістерін, отынмен қамтамасыз етуді және т.б. зерттеуге және өңдеуге арналған. РТТ Троицк қаласында орналасады.
2021 жылы ғалымдар ТРТ қондырғысын эскиздік жобалауға және диагностикалық жабдықты жасауға кірісті. 2024 жылдың соңына қарай Росатом ғалымдары осы кезеңді аяқтауды жоспарлап отыр, 2025 жылы техникалық жобалау басталады. Токамактың өзінен басқа, диагностика, плазманы қыздыру және ток туындату үшін көптеген перифериялық жүйелер жасалуы керек. Жоспар бойынша реакторды физикалық іске қосу – 2035 жылы, энергетикалық іске қосу 2036 жылы жүргізілуі тиіс.
Ресейде олар термоядролық технологияларға көп көңіл бөледі. 2025 – 2030 жылдары «Жаңа атом және энергетикалық технологиялар» ұлттық жобасы шеңберінде «Термоядролық энергетика технологиялары» федералдық жобасы іске асырылатын болады. Басқарылатын термоядролық синтез технологиялары мен инновациялық плазмалық технологияларды әзірлеу және дамыту бойынша ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар (ҒЗТКЖ) жоспарланған. Оларды Росатом ұйымдары, Курчатов институты, Ресей Ғылым академиясының институттары және Ресей Ғылым және жоғары білім министрлігінің жоғары оқу орындары жүргізеді. Федералдық жоба базалық термоядролық және плазмалық технологияларды әзірлеуге және енгізуге арналған стендтер мен қондырғылардың тұтас кешенін салуды (қайта құру және техникалық қайта жарақтандыруды) көздейді.
Тағы бір бағыт – «токамак» типті оқу-демонстрациялық қондырғыда аспаптық диагностикалық құралдарды, цифрлық басқару жүйелерін, деректерді жинау мен өңдеуді пайдалана отырып, плазманың өзіне қатысты элементтермен өзара әрекеттесуі туралы деректерді алуға бағытталған ҒЗТКЖ. Ақырында, федералдық жобаға термоядролық және гибридтік жүйелер саласындағы нормативтік құқықтық актілерді әзірлеу бойынша, соның ішінде осы саладағы лицензиялау қызметін қамтамасыз етуге арналған ҒЗТКЖ кіреді.
Росатом, Курчатов институты және басқа ұйымдар дамытатын Ресейдегі жобалар бүкіл әлемде термоядролық технологиялардың дамуына үлес қосады. «Бұл күндері термояд ең ашық ғылыми бағыттардың бірі болып табылады. Мен одан әрі де осылай болады — ең болмаса технология коммерциялана бастағанға дейін деп ойлаймын», – деп мәлімдеді ИТЭР жобалау орталығының директоры (росатомға кіреді) Анатолий Красильников «Жаңа атом сарапшысы» журналына берген сұхбатында.
ИТЭР және халықаралық ынтымақтастық
Росатом – ИТЭР жобасының негізгі қатысушысы. Еске салсақ, Кеңес Одағы 1980 жылдары халықаралық термоядролық жобаны бастады. Оның басталуы туралы КСРО мен АҚШ басшылары Михаил Горбачев пен Рональд Рейган келісті, содан кейін жобаға Еврат пен Жапония қосылды. Осы төрт серіктес жобаның инженерлік дизайнын жасады. Содан кейін ИТЭР-ге Қытай, Үндістан және Оңтүстік Корея қосылды.
Жобаның мәні – дейтерий-тритий жоғары температуралы плазмамен эксперименттік термоядролық реактор құру. Ғалымдар плазманы алып қана қоймай, оны 500 – 1000 с ішінде басқаруы керек. «Бұл велосипед сияқты: егер сіз оны екі-үш секунд тепсеңіз,бұл сіз оны тебе ала білетініңізді білдірмейді. Плазманы жеткілікті ұзақ уақыт ұстап тұру арқылы нәтижесін көрсету керек», – деп түсіндірді «Жаңа атом сарапшысы» журналына Анатолий Красильников.
Ресей өзінің міндеттемелері аясында бірнеше жыл бойы ИТЭР үшін жабдықтар жеткізіп келеді. Қазірдің өзінде асқын өткізгіштер мен PF1 магниттік катушкасы толығымен жеткізілді. Коммутациялаушы аппаратураны жеткізу жалғасуда (алаңға жылына 30-40 машина жөнелтіледі). Вакуумдық камераның 18 жоғарғы келте құбыры дайындалды, оларды жеткізу аяқталды. Олар диагностикалық жүйелерді, қыздыру жабдықтарын және айдап шығару құрылғыларын орнату үшін қажет. Сондай-ақ Ресей жағы 24 гиротронның сегізін жеткізеді (бұл құрылғылар плазманы қосымша қыздыру және ток туындату үшін қажет). РҒА қолданбалы физика институты оларды жасап үлгерді, төртеуі жеткізілді, жыл соңына дейін оларды штаттық орынға орнату басталады. 2025 жылы институт тоғызыншы, қосалқы өнім әзірлейді. Алайда олардың саны артуы мүмкін, өйткені ИТЭР халықаралық ұйымы электронды-циклотрондық қыздыру қуатын арттыруды шешті.
Алдағы жылдарға арналған жоспарлар – порт-плагтарды жеткізу. Бұл плазма параметрлерін диагностикалау құралдарын, сынақ бланкетінің модульдерін, иондық және электронды-циклотрондық қыздыру жүйелерін және т.б. қамтитын күрделі диагностикалық элементтер.
Порт-плагтарды сынау үшін Ресей жағы төрт сынақ стендін жасайды. Осы жылдың тамыз айының соңында француз Кадарашындағы ИТЭР алаңына осы стендтердің біріншісі үшін салмағы 20 тоннадан асатын металл қаңқа жақтауы жіберілді. Жыл соңына дейін олар үшін басқа жабдықтар да Францияға жөнетіледі.
Ынтымақтастықтың тағы бір бағыты – плазмамен жанасатын бірінші қабырғаны жасау. Ол жоғары механикалық беріктікке, вакуумдық тығыздыққа, жылу өткізгіштікке және электр өткізгіштікке, жоғары ыстыққа төзімділікке, термоциклдік жүктемелерге және радиация әсеріне төзімділікке ие болуы керек.
Қабырғаны бериллийден жасау ниеті болды, бірақ бериллийдің уыттылығы мен барлық рұқсаттарды алудағы объективті қиындықтарға байланысты жаңа материалды сынап көру тезірек болатыны белгілі болды. Вольфрам таңдалды: ол уытты емес және оның балқу температурасы әлдеқайда жоғары. Дегенмен вольфрам бөлшектерінің плазмаға түсу қаупі бар, бұл оның температурасының төмендеуіне әкеледі және оны қыздыру үшін әлдеқайда көп энергия жұмсау қажет болады. Ресейлік ғалымдар вольфрамды бор карбиді негізіндегі жабынмен экрандауды ұсынды, өйткені ол ресейлік токамактардың конструкциясында қолданылған. Ұсыныс қабылданды, ҒЗТКЖ басталды.
ИТЭР жобасының перспективаларын, қиындықтарын және проблемаларын шешу жолдарын талқылау үшін Ресейге қазан айында ИТЭР халықаралық ұйымының бас директоры Пьетро Барабаски келді. Ол ИТЭР Жобалау орталығының зертханалық кешенінде (Росатом құрамына кіреді) және Ефремов атындағы Электрфизикалық аппаратураның ғылыми-зерттеу институтында және Иоффе атындағы Физика-техникалық институтында болды, жобаның қанаттандырушысы және бірінші ұйымдастырушысы, Курчатов институтының құрметті президенті Евгений Велиховпен және Росатомның бас директоры Алексей Лихачевпен кездесті.
Жобалау орталығында ол жасанды монокристалды гауһар тастарды қалай өсіретінін және термоядролық реактордың диагностикалық жүйелерін қалай әзірлейтінін қарастырды және Алексей Лихачевпен кездесуде ИТЭР жобасын жүзеге асыруға байланысты мәселелерді талқылады. «Бізде Ресейден жабдықты жеткізуде қайсыбір қиындықтар бар, бірақ жобаның басқа мәселелерімен салыстырғанда бұл маңызды емес», — деді Пьетро Барабаски баспасөз конференциясында.
Бірақ талқылаудың ең маңызды тақырыбы – жобаның одан әрі болашағы. «Біз үшін бұл сапар өте маңызды. Халықаралық эксперименттік термоядролық реактордың жобасы қазір маңызды сатыда – қатысушылар жаңа «базалық желіні» талқылауда. Іске асыру мерзімі мен құны айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Ресейлік кәсіпорындарға жобаның тікелей жетекшісінен толық ақпарат қажет», – деп атап өтті Анатолий Красильников.
Кездесуге тараптар қанағаттанды. «Мен әріптесім Пьетро Барабаскидің Ресейге келгеніне шын жүректен қуаныштымын. Біз өзара түсіністік пен ортақ табысқа бағытталған атмосферада ашық және сеніммен сұхбаттастық», – деді Алексей Лихачев.
«ИТЭР – бұл ғылым халықтарды ортақ мақсатқа ұмтылуда біріктіретін халықаралық ынтымақтастықтың керемет мысалы», – деп атап өтті Пьетро Барабаски. – Ресейдің үлесі, ИТЭР-дің барлық басқа мүшелері сияқты, өте маңызды, бұл бүкіл әлемнің игілігі үшін болатын термоядролық энергетиканы дамытуға деген жалпы бейілділікті көрсетеді. Бұл үлес өте маңызды компоненттерден бастап негізгі технологиялық инновацияларға дейінгі барлық салаларды қамтиды. Біздің алға жылжу шамамызға қарай нақ осы жаһандық ынтымақтастық рухы біздің заманымыздың ең өршіл ғылыми жобаларының бірін ілгерілетуді қамтамасыз ететін табыстың негізі болып қала береді».
Өзара қарым-қатынастар мен жеке байланыстарды, технологиялар мен ғылыми ізденістерді дамыту, күрделі жабдықтар жасау, қазіргі уақытта және болашақта қаржылық және құқықтық қолдау – осының бәрі Ресейдің термоядролық технологияларды дамытуға деген ұмтылысын және оларды практикалық қолдануға дейін жеткізуді көздейтінін куәландырады.
ИТЭР – ИТЭР, international Thermonuclear Experimental Reactor аббревиатурасы. Ал латын тілінен iter – бұл «жол», «саяхат».
