Международный проект ИТЭР по созданию термоядерного экспериментального реактора развивается, Россия в этом году изготовит и поставит для него критически важное оборудование. В его разработке и производстве ключевую роль играют предприятия Росатома. Помимо участия в проекте ИТЭР, Россия активно развивает и национальную термоядерную программу.
ИТЭР: поставки продолжаются
До конца второго квартала 2022 года российская сторона отправит во Францию, где возводится ИТЭР, катушку полоидального поля PF1. Она будет располагаться снаружи тороидальной магнитной системы ИТЭР и обеспечивать полоидальное магнитное поле для создания плазмы, управления ее положением и формой и поддержания в ней тока. Всего таких катушек шесть, одну поставит Китай, еще четыре изготавливают прямо на площадке — настолько они негабаритные. Для понимания: диаметр российской катушки 9 м, масса — 200 тонн.
Для каждого из 16 кабелей катушки использовали изготовленный на предприятиях топливного дивизиона Росатома и во Всероссийском научно-исследовательском проектно-конструкторском технологическом институте кабельной промышленности ниобий-титановый сверхпроводник, обладающий сверхпроводящими свойствами при температуре около 4ºК. К работе над самой катушкой приступили в 2014 году. Технологии и оборудование разработал Росатом, строится она на Средне-Невском судостроительном заводе в Санкт-Петербурге.
В сентябре на ИТЭР должны прибыть изготовленные в России гиротроны — мощные высокочастотные вакуумные генераторы излучения, которые дополнительно разогревают электроны в плазме. Но самое главное — гиротроны обеспечивают ее пробой и инициацию. Мощность каждого гиротрона — 1 МВт, частота излучения — 170 ГГц. Всего их должно быть 24, Россия поставляет восемь. Шесть из них уже готовы, а пять — даже прошли испытания.
Гиротроны будут размещаться в специальном здании, так как аппарату противопоказаны внешние поля, которые в избытке присутствуют в токамаке — главном функциональном устройстве ИТЭР. Разработку и научное руководство ведет Институт прикладной физики РАН, изготовление — «Гиком» из Нижнего Новгорода.
На ноябрь-декабрь 2022 года запланирована отправка пьедесталов соединителей модулей бланкета. Пьедесталы приварят к вакуумной камере реактора, затем на них установят электрические соединители для замыканий токов, наведенных в модулях бланкета во время срывов плазмы, на стенку вакуумного корпуса реактора. Отвечает за изготовление соединителей модулей НИКИЭТ (входит в Росатом). Производство заняло около трех лет. Пьедесталы выполнены из двух материалов: хромциркониевой бронзы и нержавеющей стали.
К концу 2022 года российские предприятия изготовят порт-плаги и стенды для их испытаний. Порт-плаги –это модули, позволяющие разместить системы для диагностики параметров плазмы внутри реактора, защищающие их от потока нейтронов и снижающие радиационный фон в зонах, которые должны быть доступны для персонала. 40 порт-плагов установят по всему периметру вакуумной камеры токамака, четыре из них изготовит Россия. Она же поставит и четыре стенда, где перед монтажом пройдут вакуумные, тепловые и функциональные испытания порт-плагов. Поставлять стенды надо в максимально собранном виде, на площадке их будут собирать, как конструктор. Несколько стендов нужны, потому что каждый порт-плаг будут проверять около пяти месяцев. Если бы стенд был один, потребовалось бы более 16 лет, чтобы протестировать все устройства. Первая поставка стендов запланирована на следующий год, последняя — на 2026‑й. Порт-плаги изготовит Институт ядерной физики СО РАН, стенды — НПО «Группа компаний машиностроения и приборостроения» из Брянска.
ИТЭР хранит нейтралитет
В общей сложности российская сторона участвует в создании 25 систем — диагностической, вакуумной, электромагнитной и других. Без некоторых из них пуск реактора в принципе невозможен. «Россия продолжает планомерно выполнять все свои обязательства. Мы уже полностью закончили отправку нескольких важнейших компонентов и систем. Ключевые поставки запланировано на этот год, идет работа по всем системам, входящим в контур российской ответственности», — заявил пресс-секретарь «ИТЭР-Центр» (российское представительство проекта) Александр Петров.
ИТЭР четко придерживается политического нейтралитета и, несмотря на политическую и экономическую турбулентность, продолжает сотрудничество с Россией. «Заметных изменений атмосферы в коллективе нет. В организации ИТЭР давно выработана позиция: проект принципиально нейтрален. В начале марта нам разослали напоминание об этом постулате и заверение в том, что реакция на проявление любой формы неуважения в коллективе, особенно в связи с кризисом, будет незамедлительной. Без вклада России амбициозные цели ИТЭР не могут быть достигнуты, и все партнеры это понимают. По имеющейся у меня информации, гендиректор Международной организации ИТЭР Бернар Биго неоднократно заверял, что он готов сделать все для преодоления трудностей с заключением контрактов, взаимодействием с таможней, банковскими платежами и др.», — делится впечатлениями куратор разработок нейтронных диагностик в Международной организации ИТЭР (Франция) Виталий Красильников.
Российский термояд
Россия развивает термоядерные технологии и самостоятельно: в стране есть собственная национальная термоядерная программа.
В 2021 году в рамках комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года» (КП РТТН) стартовал федеральный проект «Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий». Одна из ключевых задач проекта — создание токамака с реакторными технологиями ТРТ/ТRТ — эту установку нового поколения планируют построить в ТРИНИТИ (входит в Росатом) к 2030 году. В установке будут использоваться как технологии, наработанные в России во время участия в международном проекте, так и совершенно новые. Это создание жидкометаллической литиевой первой стенки, системы электронно-циклотронного нагрева и т. д. «ТRТ должен стать площадкой для отработки новых идей, необходимых для реализации реакторных перспектив термоядерного синтеза, в первую очередь таких, как технологии бланкета и прямого преобразования энергии потоков высокоэнергичной плазмы», — заявил директор направления научно-технических исследований и разработок Росатома Виктор Ильгисонис.
Также в рамках программы запланирована модернизация существующей инфраструктуры: например, токамак Т‑15МД, запущенный в 2021 году в Курчатовском институте, будет доукомплектован системами дополнительного нагрева, диагностики, сбора и обработки данных, генерации тока и другими элементами.
Среди других задач программы — создание прототипов плазменных ракетных двигателей с повышенными параметрами тяги и удельного импульса, работы по лазерному термоядерному синтезу и другие.
