Началось изготовление ключевых компонентов ITER

После нескольких лет задержек наконец-то началась работа по сборке ключевых компонентов ITER — катушек тороидального поля.

Одни из самых крупных компонентов термоядерного реактора изготовляет на заводе в Ла-Сейн-сюр-Мер в пригороде Тулона (Франция) подрядчик CNIM, который занимался судостроением, прежде чем переключилась на точное машиностроение. Расположение на берегу моря является преимуществом, потому что некоторые из компонентов настолько громоздки, что могут транспортироваться только морем.

В одном из цехов гигантское сверло пробивает каналы в D-образных стальных петлях размером около 20 метров. Они изготовлены из особо прочной стали, так что карбидовые свёрла приходится менять каждые 8 минут.

Семь таких петель прикрепляются друг к другу, чтобы сформировать один из многих магнитов, контролирующих плазму при температуре 10 млн °C в вакуумной камере.

Схема реактора ИТЭР: габаритные размеры реактора ~ 40 х 40 метров; 1 – центральный соленоид (индуктор); 2 – катушки полоидального магнитного поля; 3 – катушка тороидального магнитного поля; 4 – вакуумная камера; 5 – криостат; 6 – дивертор
Здесь и далее — иллюстрации из буклета

Впрочем, до этого ещё далеко. Сначала нужно переправить петли на завод в городе Специя на севере Италии, где другой подрядчик внедрит до 700 метров сверхпроводящего кабеля в каждую из них. Потом их перевезут в Венецию, там ещё одна фирма Simic завершит сборку готовых катушек тороидального поля. Каждая катушка будет весить как полностью загруженный самолёт «Боинг-747». Компания Simic привлечена и к производству других петель, так что им приходится сделать круговое путешествие в Специю и обратно. Руководство ITER изначально избрало такую стратегию, когда подрядчики борются за контракты, а разные детали одного узла иногда производятся на разных континентов.

Готовые катушки отвозят во французский порт, где загружают на 800-тонный 352-колёсный гусеничный трактор. Он медленно тянет груз до места строительства ITER в 104 км от побережья. Если всё пойдёт по плану, то первые катушки доставят на место будущего термоядерного реактора через три года.

И это лишь крохотная часть работы, которую ещё предстоит сделать перед тем, как запустить ITER.

ITER ITER относится к термоядерным реакторам типа «токамак». — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза. В вакуумной камере ядра дейтерия и трития сливаются, с образованием ядра гелия (альфа-частица) и высокоэнергетического нейтрона. Плазма в токамаке удерживается не стенками камеры, а комбинированным магнитным полем — тороидальным внешним и полоидальным полем тока.

В амбициозном международном проекте принимают участие Россия, США, ЕС, Китай и другие страны. Термоядерный реактор, предложенный советскими физиками в 1985 году, был согласован на встрече президентов Рейгана и Горбачёва. С тех пор шла подготовка и проектирование, в 2001 году подготовлен технический проект реактора, а в 2005 году страны-участники определились с местом строительства — окрестности города Кадараш на юге Франции.

ITER — самое сложное техническое сооружение в истории человечества. Основная конструкция состоит из 10 млн деталей. Это больше, чем в Большом адронном коллайдере. Инженеры называют её «паззлом из 10 миллионов частей». Неудивительно, что подготовка заняла столь долгое время.

Площадка ITER

По крайней мере, прогресс в изготовлении катушек тороидального поля кажется более значительным, чем в изготовлении другого ключевого компонента — катушек полоидального поля. Для их производства построено специальное здание, которое пока что почти пусто, не считая нескольких ящиков и свисающего с крыши кругового крана: с 2012 года почти ничего не изменилось.

К сожалению, дедлайн для первого запуска рабочей плазмы недавно опять сдвинули. Директор проекта называет 2023 год, независимые эксперты склоняются к 2025-му. После пробного запуска последуют примерно четыре года тестирования, прежде чем в камеру загрузят настоящую смесь дейтерия и трития. Задача ITER — продемонстрировать демонстрация управляемой реакции синтеза с термоядерной мощностью несколько сотен мегаватт и отработкой технологии её практического использования. После этого можно строить такие же установки по всему миру.

На первом этапе реактор будет работать в импульсном режиме при мощности термоядерных реакций 400–500 МВт и длительности импульса около 400 с. На втором этапе будет отрабатываться режим непрерывной работы реактора, а также система воспроизводства трития. При непрерывной работе реактора в течение одного года с термоядерной мощностью 500 МВт потребление трития из внешних источников составит 20 кг.

Учёные едины во мнении, что за термоядом — будущее энергетики. Запасы дейтерия в воде океанов неисчерпаемы, содержание лития в земной коре в 200 раз больше, чем урана (из лития получают тритий непосредственно на ITER). Есть и другие преимущества: радиационная биологическая опасность термоядерных реакторов примерно в тысячу раз ниже, чем реакторов деления; отсутствие CO₂, горных выработок, возможность размещения реактора в любом месте; отсутствие «тяжёлых» радиоактивных отходов, которые могли бы быть использованы для изготовления «грязных» бомб; физическая невозможность разгона («взрыва») реактора.