МАГАТЭ «Термоядролық синтез — 2025» шолуын жариялады, онда негізгі жобалар, жалпы жағдайдағы үрдістер, технологиялар, құқықтық қамтамасыз ету және стратегиялар, сондай-ақ термоядролық синтездің әлемдік энергетика мен экономикаға әсері мен шығындарын алғашқы қаржылық бағалау ұсынылған. Ең маңызды трендтер — зерттеулер мен ғылыми әзірлемелерден құрылысқа және практикалық қолдануға көшу. Термоядролық синтез саласындағы әлемдік көшбасшылардың бірі Ресей бұл тенденцияларды халықаралық жобаларға қатысу және өзін-өзі дамыту арқылы жасайды.
«Біз тағы да термоядролық синтез энергиясымен байланысты салалардағы қарқынды өзгерістердің куәгері болып отырмыз. Бұрын тек эксперименттік зерттеулер мен ұзақ мерзімді перспективалар санатына жатқызылған нәрсе қазір көбінесе ұлттық энергетикалық стратегиялар мен өнеркәсіптік даму жоспарларының негізгі элементі ретінде қарастырылуда», — дейді МАГАТЭ бас директоры Рафаэль Гросси шолуға кіріспе сөзінде.
Негізгі тенденциялар: елдер термоядролық синтез саласындағы іс-қимыл стратегияларын бекітеді. Компаниялар станцияға алаңдар таңдайды және бірінші буын шешімдерін жобалайды – МАГАТЭ мәліметтері бойынша әлемде 160-тан астам термоядролық қондырғылар жоспарланады, салынады немесе пайдаланылуда. Реттеуші органдар басшылық құжаттарды шығарады – термоядролық синтез саласындағы арнайы бағдарламалар 40-қа жуық елде жұмыс істейді. Соңғы тұтынушылар электр энергиясын сатып алу туралы келісімдерді талқылайды, энергетикалық компаниялар термоядролық технологияларды әзірлеушілермен стратегиялық альянстар құрады және негізгі салалардың (автомобиль жасау, дәстүрлі энергетика, аэроғарыш өнеркәсібі және цифрлық қызметтер) өкілдері термоядролық синтез саласында әзірлемелерді өздерінің ұзақ мерзімді портфолиоларына қосады. Әлемде осы бағытқа салынған жеке инвестициялар көлемі $10 млрд-тан асады.
Рафаэль Гросси: «Ғылыми ойдың, коммерциялық мүдделердің және саяси ресурстардың жақындасуы дәуірлік өзгерісті білдіреді: термоядролық энергетика нақты жағдайларда енгізу – жаңа кезеңге кіреді», — деп түсіндіреді.
2024 жылы МАГАТЭ Дүниежүзілік термоядролық энергия тобын құрды. Оған мемлекеттік және жеке мүдделі ұйымдар, ғылыми-зерттеу институттары, білім беру мекемелері мен реттеушілер кіреді. Топтың міндеті – тәжірибе алмасу, байланыстар мен өзара түсіністік орнату.
Әлемдегі басты термоядролық жоба – ИТЭР, Халықаралық термоядролық эксперименттік реактор. Ресей – бастамашы және оның негізгі қатысушыларының бірі. Қазір ресейлік мамандар вольфрамнан бірінші қабырғасының панельдерін жасауға дайындалуда (бұрын оны бериллийден жасауды жоспарлаған) және оларға қоспалардың плазмаға түсуіне жол бермейтін бор карбидін қолдану технологияларын әзірлеуде. Ресейдің ғылыми институттары электрондық шоғырдың циклдік жылу сынақтарын және импульстік плазмалық жиынтықтардың сәулеленуі арқылы жабынның сапасын тексеруді жоспарлап отыр. ИТЕР үшін бұл – жобаның болашағы тікелей байланысты болатын өте маңызды зерттеулер. Сондай-ақ ресейлік тарап ИТЭР-ге оның жауапкершілік саласына кіретін жабдықты жеткізу бойынша барлық міндеттемелерді орындайды.
Баяндамада әртүрлі елдерде жүзеге асырылып жатқан термоядролық жобалар келтірілген: бірлескен жапон-еуропалық JT-60SA, қытайлық EAST, американдық SPARC және NIF, неміс W7-X және басқалары. Бұл қондырғылардағы эксперименттер маңызды нәтижелерге, соның ішінде температура мен плазманы ұстау уақыты бойынша рекордтарға қол жеткізді.
МАГАТЭ шолуында атап өтілгендей, соңғы жылы көптеген елдер термоядролық синтезді дамыту стратегияларын жаңартты, оларды қазір ғылыми бағдарламалар ретінде ғана емес, сонымен қатар энергетикалық, өнеркәсіптік және сыртқы саясаттың құрамдас бөліктері ретінде орналастырды. «Бұл термоядролық синтез негізінде энергия өндірудің практикалық жүзеге асырылатындығын барған сайын кеңінен мойындауды көрсетеді. Ашылған мүмкіндіктерді ескере отырып, үкіметтер инвестицияларды бөліп, болашақта термоядролық энергияны енгізуге жәрдемдесу үшін саяси шаралар әзірлеуде», – деп атап өтті шолу авторлары.
Ресейде «Жаңа атомдық және энергетикалық технологиялар» ұлттық жобасы аясында «Термоядролық энергетика технологиялары» федералдық жобасы жүзеге асырылуда. Оның негізгі мақсаты – болашақ термоядролық энергетиканың негізгі технологияларын және қажетті зерттеу базасын әзірлеу.
Ресейде бірнеше термоядролық қондырғылар жұмыс істейді: бұл, мысалы, T-15MД, T-11M токамактары, сондай-ақ «Глобус-М2» сфералық токамак.
Ресейлік ғалымдар токамактың жаңа буынын — реакторлық технологиялары бар токамакты (РТТ) жобалауды аяқтады, оны салуға алдағы жылдары кірісу жоспарланған. Магнитпен ұсталатын термоядролық синтез саласындағы көпжылдық ұлттық тәжірибеге негізделген РТТ жобасы термоядролық синтез саласындағы әлемдік зерттеулер мен әзірлемелерге үлес қосатын ұлттық зерттеулердің негізіне айналады деп болжануда. РТТ плазма физикасы бойынша эксперименттер жүргізуді, жақсартылған материалдарды сынауды қамтамасыз етеді және халықаралық зерттеу ынтымақтастығына біріктіріледі деп күтілуде.
«Қазіргі уақытта термоядролық электр станциясының жаһандық деңгейде келісілген анықтамасы жоқ, бірақ көптеген құқықтық жүйелерде коммерциялық мақсатта электр энергиясын немесе жылуды өндіруге арналған термоядролық құрылғыларға қатысты айқын нормативтік базаны құру қажеттілігін мойындайды», — делінген МАГАТЭ шолуында.
Елдер термоядролық синтез саласында нормативтік реттеу тәсілдерін белсенді зерттеп жатыр. Кейбіреулер зерттеу мақсатындағы термоядролық қондырғыларға қатысты регламенттеуші нормаларды енгізіп жатыр. Олар құқықтық өріс пен құқықтық қатынастар үшін негіз салу кезінде негізі және прецедент ретінде қызмет етеді және болашақ термоядролық электр станцияларына тікелей немесе қажетті өзгерістер енгізілгеннен кейін қолданылуы мүмкін.
Шолуға, уақытша шектеуге байланысты болуы мүмкін, термоядролық энергетиканы реттейтін Ресей Федерациясының заңнамасындағы өзгерістер енбеді. Бірінші тамызда Ресей Федерациясының Президенті «Атом энергиясын пайдалану туралы» заңға түзетулер болып табылатын №342-ФЗ Федералдық заңына қол қойды. Түзетулерге сәйкес атом энергиясын пайдалану кезінде туындайтын қатынастарды реттеудің құқықтық негіздері мен қағидаттары жобаланатын және жұмыс істейтін термоядролық қондырғыларға, оның ішінде жеңіл атомдар қатысатын ядролық синтез реакциясын пайдалануға арналған ядролық материалдары, арнайы ядролық емес материалдары және радиоактивті заттары бар қондырғыларға қолданылады. Түзетулер 2027 жылдың 1 қаңтарында күшіне енеді.
МАГАТЭ шолуындағы арнайы бөлім ВТСП-ға арналған. «Анағұрлым жинақы құрылғыларға сенуге мүмкіндік беретін біршама күшті магнит өрісін қамтамасыз ете отырып, ВТСП материалдары термоядролық синтез технологияларын дамытуды жеделдету және экономикалық тартымды дайын әзірлемелерді жасау үшін жаңа мүмкіндіктер ашады»,-деп атап өтті шолу авторлары. Шолуда ВТСП-магниттерін жасау, құрастыру және пайдалану кезінде кездесетін қиындықтар келтіріледі: біршама күшті магнит өрісі электрмагниттік жүйеде үлкен жүктемелер тудырады, ал арнайы орнын басу шараларынсыз біршама жинақты геометрияға байланысты плазманың жылу ағындарының қондырғының ішкі беттеріне әсері артады. Бірақ, осыған қарамастан, шолу авторлары атап өткендей, құрылғылардың көлемін, олардың құрылысының құнын және әзірлеу мерзімдерін азайту үшін ВТСП-магниттерін қолданатын мемлекеттік және жеке жобалардың саны артып келеді.
Термоядролық технологиялар әлемде термоядролық электр станцияларының өзіндік құнын бағалауды жүзеге асыра бастаған деңгейге дейін дамыды. Сонымен, шолуда Массачусетс технологиялық институтының (МТИ) Энергетикалық бастамасының мамандары МТИ плазмасы мен синтезін зерттеу орталығымен бірлесіп жасаған және МАГАТЭ шығаруға бейімделген The Role of Fusion Energy in a Decarbonized Electricity System баяндамасының үзіндісі келтірілген.
Зерттеушілер термоядролық синтезді пайдалану арқылы электр энергиясын өндіруде болашақ шығындарды анықтау қиын екенін мойындады, сондықтан олар оқу қисығын ескере отырып, болжамды шығындардың әртүрлі диапазондарының әсерін бағалады. Зерттеушілер АҚШ-тағы термоядролық электр станцияларының шығындарын көрсететін белгіленген қуаттылықтағы кВт-қа шаққандағы күрделі шығындарды бағалауды қолданды. Зерттеушілер басқа елдерде олар басқаша болатынын және электр энергиясының бағасына, жұмыс күшіне және күрделі салымдардың динамикасына байланысты болатынын атап өтті.
Базалық сценарийде ($8000/кВт) термоядролық синтезді қолдана отырып электр энергиясын өндіру, зерттеушілердің бағалауы бойынша, 2035 жылы 2 ТВт·сағ-тан 2050 жылы 375 ТВт·сағ-қа дейін және 2100 жылға қарай 25 мың ТВт·сағ-қа дейін өседі. Базалық сценарий кезінде әлемдік электр энергиясын өндірудегі термоядролық энергетиканың үлесі 2075 жылға қарай 15%- ға және 2100 жылға қарай 27%-ға жетеді.
Зерттеушілер сонымен қатар термоядролық энергетиканы қолданудың ықтимал экономикалық пайдасын модельдеді: «Термоядролық энергетикасыз декарбонизация сценарийімен салыстырғанда, жалпы әлемдік ЖІӨ базалық нұсқада 0,4%-ға (2050 жылы кв 8000/кВт күрделі шығындармен) және құны 5600 доллар./кВт-ға дейін төмендеген кезде 0,9%-ға артады. Бұл нәтижелер термоядролық синтез технологияларын әзірлеуге және енгізуге инвестиция салу әлемдік экономикаға пайда әкелетінін және осы ғасыр ішінде декарбонизация мақсаттарына қол жеткізуге ықпал ететінін көрсетеді».
