ITER(ITER) je projekt međunarodnog eksperimentalnog termonuklearnog reaktora. Zadatak ITER-a je da demonstrira mogućnost komercijalne upotrebe termonuklearnog reaktora i da riješi fizičke i tehnološke probleme koji se mogu pojaviti na tom putu.
Projektovanje reaktora je završeno i odabrano je mjesto za njegovu izgradnju - istraživački centar Cadarache (fr. Cadarache) na jugu Francuske, u 60 km iz Marseillea. Trenutno (od mart 2012) privode se kraju radovi na izradi armirano-betonske osnove za reaktor i izgradnji zidova u jami.

Izgradnja, čija je cijena prvobitno procijenjena 5 milijardi evra, koji je prvobitno planiran za završetak u 2016 godine, međutim, postepeno se procijenjeni iznos troškova udvostručio, a zatim se datum početka eksperimenata pomjerio na 2020 godine.
U početku je naziv "ITER" formiran kao skraćenica od engleskog. Međunarodni termonuklearni eksperimentalni reaktor, ali se trenutno ne smatra službeno skraćenicom, već se povezuje s riječju lat. iter − putanja.

Zemlje učesnice:

• zemlje EU (djeluju kao cjelina)
• Indija
• kina
• Republika Koreja
• Rusija
• Japan

Institut Kurchatov, Državna korporacija za atomsku energiju Rosatom i EFA istraživački institut im. DV Efremova, NIKIET, Institut za primenjenu fiziku RAS, TRINITI, FTI im. A. F. Ioffe, VNIINM, VNIIKP, kompanija za upravljanje "Nauka i inovacije".

Izgradnja:

• 2010. − početak iskopa temeljne jame.
• 2013 - početak izgradnje kompleksa.
• 2014 - dolazak prvih delova.
• 2015 - početak skupštine.
• 2019 - kraj skupštine.
• 2020 d. - početak eksperimenata sa plazmom.
• 2027 d. - eksperimenti sa deuterijum-tricijum plazmom.

Priprema lokacije

Objekti ITER-a će se nalaziti na ukupno 180 ha zemlja komune Saint-Paul-le-Durance (Provansa-Alpi-Azurna obala, regija južne Francuske), koja je već postala dom francuskog centra za nuklearna istraživanja CEA (Commissariat à l "énergie atomique, Komesarijata za atomsku energiju).

Najvažniji dio ITER-a je on sam tokamak i sav poslovni prostor - nalazit će se na lokaciji u 1 km dužina i 400 mširina. Očekuje se da će izgradnja trajati do 2017 godine. Glavni posao u ovoj fazi odvija se pod rukovodstvom francuske agencije ITER, a u suštini CEA.

Općenito, objekti ITER-a će biti 60 metara kolos mase 23 hiljade tona.

Tehnički detalji

ITER se odnosi na fuzijske reaktore ovog tipa "tokamak". dvije jezgre: deuterijum i tricijum spajaju se da bi se formiralo jezgro helijuma (alfa čestica) i neutron visoke energije.

Karakteristike dizajna:

• Ukupni radijus konstrukcije − 10,7 m
• Visina − 30 m
• Veliki radijus plazme − 6,2 m
• Mali radijus plazme − 2,0 m
• Volumen plazme − 837 m3
• Magnetno polje − 5,3 T
• Maksimalna struja u plazma koloni − 15 MA
• Snaga vanjskog grijanja plazme − 40 MW
• Snaga fuzije − 500 MW
• Pojačanje snage − 10x
• Prosječna temperatura − 100 MK
• Trajanje pulsa − 400 c

Radijaciona sigurnost

Termonuklearni reaktor je mnogo sigurniji od nuklearnog reaktora u smislu radijacije. Prije svega, količina radioaktivnih tvari u njemu je relativno mala. Energija koja se može osloboditi kao rezultat bilo koje nesreće je također mala i ne može dovesti do uništenja reaktora. Istovremeno, u dizajnu reaktora postoji nekoliko prirodnih barijera koje sprečavaju širenje radioaktivnih supstanci. Na primjer, vakuumska komora i omotač kriostata moraju biti zapečaćeni, inače reaktor jednostavno ne može raditi. Međutim, prilikom projektovanja ITER-a velika pažnja posvećena je radijacijskoj sigurnosti, kako tokom normalnog rada tako i prilikom mogućih nesreća.

Postoji nekoliko izvora moguće radioaktivne kontaminacije:

1. radioaktivni izotop vodonika - tricijum;
2. indukovana radioaktivnost u materijalima instalacije kao rezultat neutronskog zračenja;
3. radioaktivna prašina nastala kao rezultat udara plazme na prvi zid;
4. proizvodi radioaktivne korozije koji se mogu formirati u rashladnom sistemu.

Kako bi se spriječilo širenje tritijuma i prašine ako izađu izvan vakuumske komore i kriostata, poseban ventilacijski sistem će održavati sniženi pritisak u zgradi reaktora. Dakle, neće doći do curenja vazduha iz zgrade, osim kroz ventilacione filtere.

Međunarodni eksperimentalni termonuklearni reaktor ITER bez pretjerivanja se može nazvati najznačajnijim istraživačkim projektom našeg vremena. U pogledu obima izgradnje, lako će nadmašiti Veliki hadronski sudarač, a ako bude uspješan, označit će mnogo veći korak za cijelo čovječanstvo od leta na Mjesec. Zaista, u potencijalu, kontrolirana termonuklearna fuzija je gotovo neiscrpan izvor neviđeno jeftine i čiste energije.

Ovog ljeta bilo je nekoliko dobrih razloga da se osvijestimo o tehničkim detaljima projekta ITER. Prvo, jedan grandiozni poduhvat, čijim se zvaničnim početkom smatra susret Mihaila Gorbačova i Ronalda Regana 1985. godine, materijalno se utjelovljuje pred našim očima. Projektovanje reaktora nove generacije uz učešće Rusije, Sjedinjenih Država, Japana, Kine, Indije, Južne Koreje i Evropske unije trajalo je više od 20 godina. Danas ITER više nije kilogram tehničke dokumentacije, već 42 hektara (1 km sa 420 m) savršeno ravne površine jedne od najvećih svjetskih platformi koje je napravio čovjek, smještene u francuskom gradu Cadarache, 60 km sjeverno od Marseillea. . Kao i temelj budućeg reaktora od 360.000 tona, koji se sastoji od 150.000 kubnih metara betona, 16.000 tona armature i 493 stuba sa gumeno-metalnim antiseizmičkim premazom. I, naravno, hiljade najsofisticiranijih naučnih instrumenata i istraživačkih objekata raštrkanih po univerzitetima širom svijeta.

Mart 2007. Prva fotografija buduće ITER platforme iz zraka.

Proizvodnja ključnih komponenti reaktora je u punom jeku. U proljeće je Francuska izvijestila o proizvodnji 70 okvira za zavojnice u obliku slova D toroidnog polja, a u junu je počelo namotavanje prvih namotaja od supravodljivih kablova koji su iz Rusije dobili od Instituta za industriju kablova u Podolsku.

Drugi dobar razlog da se sada prisjetimo ITER-a je politički. Reaktor nove generacije je test ne samo za naučnike, već i za diplomate. Ovo je toliko skup i tehnički složen projekat da ga nijedna zemlja na svijetu ne može izvesti sama. Od sposobnosti država da se međusobno dogovore i u naučnoj i u finansijskoj sferi zavisi da li će biti moguće da se stvar privede kraju.

Mart 2009. 42 ha zaravnjene površine čeka izgradnju naučnog kompleksa.

Vijeće ITER-a u Sankt Peterburgu bilo je zakazano za 18. jun, ali je američki State Department, u sklopu sankcija, zabranio američkim naučnicima da posjete Rusiju. Uzimajući u obzir činjenicu da sama ideja o tokamaku (toroidna komora s magnetnim zavojnicama ispod ITER-a) pripada sovjetskom fizičaru Olegu Lavrentievu, učesnici projekta su ovu odluku tretirali kao kuriozitet i jednostavno su premjestili vijeće u Cadarache na isti datum. Ovi događaji su još jednom podsjetili cijeli svijet da je Rusija (uz Južnu Koreju) najodgovornija u ispunjavanju svojih obaveza prema projektu ITER.

Februar 2011. Izbušeno je više od 500 rupa u seizmičkom izolacionom oknu, sve podzemne šupljine ispunjene su betonom.

naučnici koriste

Izraz "fuzijski reaktor" kod mnogih je oprezan. Asocijativni lanac je jasan: termonuklearna bomba je gora od obične nuklearne, što znači da je termonuklearni reaktor opasniji od Černobila.

Zapravo, nuklearna fuzija, na kojoj se temelji princip rada tokamaka, mnogo je sigurnija i efikasnija od nuklearne fisije koja se koristi u modernim nuklearnim elektranama. Sintezu koristi sama priroda: Sunce nije ništa drugo do prirodni termonuklearni reaktor.

ASDEX tokamak, izgrađen 1991. u njemačkom Institutu Max Planck, koristi se za ispitivanje različitih materijala u prvom zidu reaktora, posebno volframa i berilijuma. Zapremina plazme u ASDEX-u je 13 m 3 , skoro 65 puta manje nego u ITER-u.

Reakcija uključuje jezgre deuterijuma i tricijuma, izotope vodonika. Jezgro deuterija se sastoji od protona i neutrona, dok se jezgro tricijuma sastoji od protona i dva neutrona. U normalnim uslovima, identično naelektrisana jezgra se odbijaju, ali na veoma visokim temperaturama mogu da se sudare.

U sudaru dolazi do izražaja jaka sila koja je odgovorna za kombinovanje protona i neutrona u jezgra. Postoji jezgro novog hemijskog elementa - helijuma. U tom slučaju nastaje jedan slobodni neutron i oslobađa se velika količina energije. Energija jake interakcije u jezgri helijuma je manja nego u jezgrima originalnih elemenata. Zbog toga nastalo jezgro čak gubi masu (prema teoriji relativnosti, energija i masa su ekvivalentne). Sjećajući se poznate jednadžbe E \u003d mc 2, gdje je c brzina svjetlosti, može se zamisliti kakav je kolosalan energetski potencijal prepun nuklearne fuzije.

Avgust 2011. Započelo izlivanje monolitne armirano-betonske seizmoizolacione ploče.

Da bi se savladala sila međusobnog odbijanja, originalna jezgra moraju se kretati vrlo brzo, tako da temperatura igra ključnu ulogu u nuklearnoj fuziji. U centru Sunca proces se odvija na temperaturi od 15 miliona stepeni Celzijusa, ali ga olakšava kolosalna gustina materije, usled dejstva gravitacije. Kolosalna masa zvijezde čini je efikasnim termonuklearnim reaktorom.

Na Zemlji nije moguće stvoriti takvu gustinu. Možemo samo povećati temperaturu. Da bi izotopi vodonika dali zemljanima energiju svojih jezgara, potrebna je temperatura od 150 miliona stepeni, odnosno deset puta viša nego na Suncu.

Nijedan čvrsti materijal u svemiru ne može direktno kontaktirati takvu temperaturu. Dakle, samo izgradnja peći na heliju neće raditi. Ista toroidna komora sa magnetnim zavojnicama, ili tokamak, pomaže u rješavanju problema. Ideja o stvaranju tokamaka osvanula je u pameti naučnika iz različitih zemalja ranih 1950-ih, pri čemu je primat jasno pripisan sovjetskom fizičaru Olegu Lavrentijevu i njegovim eminentnim kolegama Andreju Saharovu i Igoru Tammu.

Vakumska komora u obliku torusa (šuplje "krofne") okružena je supravodljivim elektromagnetima, koji u njoj stvaraju toroidno magnetsko polje. To je polje koje održava plazmu zagrijanu do deset sunca na određenoj udaljenosti od zidova komore. Zajedno sa centralnim elektromagnetom (induktorom), tokamak je transformator. Promjenom struje u induktoru stvaraju strujni tok u plazmi - kretanje čestica neophodnih za sintezu.

Februar 2012. Postavljeno 493 stuba od 1,7 metara sa seizmičkim jastucima od gumeno-metalnog sendviča.

Tokamak se s pravom može smatrati modelom tehnološke sofisticiranosti. Električna struja koja teče u plazmi stvara poloidno magnetno polje koje okružuje plazma stub i održava njegov oblik. Plazma postoji pod strogo definisanim uslovima i pri njihovoj najmanjoj promeni reakcija odmah prestaje. Za razliku od reaktora nuklearne elektrane, tokamak ne može da se "pokvari" i nekontrolirano povećava temperaturu.

U malo vjerovatnom slučaju da tokamak bude uništen, ne dolazi do radioaktivne kontaminacije. Za razliku od nuklearne elektrane, fuzijski reaktor ne proizvodi radioaktivni otpad, a jedini proizvod fuzijske reakcije – helijum – nije staklenički plin i koristan je u gospodarstvu. Konačno, tokamak troši gorivo vrlo štedljivo: tokom sinteze u vakuumskoj komori je samo nekoliko stotina grama supstance, a procijenjena godišnja zaliha goriva za industrijsku elektranu je samo 250 kg.

April 2014. Završena izgradnja zgrade kriostata, izliveni zidovi temelja tokamaka debljine 1,5 metara.

Zašto nam je potreban ITER?

Gore opisani klasični tokamaci izgrađeni su u SAD-u i Evropi, Rusiji i Kazahstanu, Japanu i Kini. Uz njihovu pomoć bilo je moguće dokazati fundamentalnu mogućnost stvaranja visokotemperaturne plazme. Međutim, izgradnja industrijskog reaktora sposobnog da isporuči više energije nego što troši zadatak je fundamentalno drugačijeg obima.

U klasičnom tokamaku strujni tok u plazmi nastaje promjenom struje u induktoru, a ovaj proces ne može biti beskonačan. Stoga je životni vijek plazme ograničen, a reaktor može raditi samo u impulsnom režimu. Plazmi je potrebna ogromna energija za paljenje - nije šala zagrijati nešto do temperature od 150.000.000 °C. To znači da je potrebno postići takav vijek trajanja plazme, koji će obezbijediti proizvodnju energije koja plaća paljenje.

Fuzijski reaktor je elegantan tehnički koncept s minimumom negativnih nuspojava. Protok struje u samoj plazmi stvara poloidno magnetsko polje koje održava oblik plazma filamenta, a rezultujući visokoenergetski neutroni se kombinuju sa litijumom da bi proizveli dragoceni tricijum.

Na primjer, 2009. godine, tokom eksperimenta na kineskom EAST tokamaku (dio projekta ITER), bilo je moguće zadržati plazmu na temperaturi od 10 7 K 400 sekundi i 10 8 K 60 sekundi.

Da bi se plazma zadržala duže, potrebno je nekoliko vrsta dodatnih grijača. Svi oni će biti testirani na ITER-u. Prva metoda - ubrizgavanje neutralnih atoma deuterija - pretpostavlja da će atomi ući u plazmu unaprijed ubrzani do kinetičke energije od 1 MeV pomoću dodatnog akceleratora.

Ovaj proces je u početku kontradiktoran: samo se nabijene čestice mogu ubrzati (na njih djeluje elektromagnetno polje), a samo neutralne čestice se mogu uvesti u plazmu (inače će utjecati na strujni tok unutar plazma stupca). Stoga se atomima deuterija prvo oduzima elektron, a pozitivno nabijeni ioni ulaze u akcelerator. Zatim čestice ulaze u neutralizator, gdje se reduciraju na neutralne atome, u interakciji s ioniziranim plinom, i ubrizgavaju se u plazmu. ITER megavoltni injektor trenutno se razvija u Padovi, Italija.

Drugi način zagrijavanja ima nešto zajedničko sa zagrijavanjem hrane u mikrovalnoj pećnici. Uključuje udar na plazmu elektromagnetnim zračenjem sa frekvencijom koja odgovara brzini čestica (ciklotronska frekvencija). Za pozitivne jone ova frekvencija je 40–50 MHz, a za elektrone 170 GHz. Za stvaranje snažnog zračenja tako visoke frekvencije koristi se uređaj koji se zove žirotron. Devet od 24 ITER žirotrona proizvodi se u Gycom pogonu u Nižnjem Novgorodu.

Klasični koncept tokamaka pretpostavlja da se oblik plazma filamenta održava poloidnim magnetskim poljem, koje se formira samo od sebe kada struja teče u plazmi. Za dugotrajno zadržavanje plazme, ovaj pristup je neprimjenjiv. ITER tokamak ima posebne zavojnice s poloidnim poljem, čija je svrha da drži vruću plazmu dalje od zidova reaktora. Ovi namotaji su među najmasivnijim i najsloženijim strukturnim elementima.

Kako bi mogli aktivno kontrolirati oblik plazme, pravovremeno eliminirajući oscilacije duž rubova kabela, programeri su predvidjeli male elektromagnetne krugove male snage smještene direktno u vakuumskoj komori, ispod kućišta.

Infrastruktura goriva za termonuklearnu fuziju je posebna zanimljiva tema. Deuterijum se nalazi u gotovo svakoj vodi, a njegove se rezerve mogu smatrati neograničenim. Ali svjetske rezerve tritijuma iznose najviše desetine kilograma. 1 kg tricijuma košta oko 30 miliona dolara Za prva lansiranja ITER-a biće potrebno 3 kg tricijuma. Za usporedbu, oko 2 kg tritijuma godišnje je potrebno za održavanje nuklearnih sposobnosti vojske Sjedinjenih Država.

Međutim, u budućnosti će reaktor sam sebi osigurati tritij. Tokom glavne fuzijske reakcije formiraju se neutroni visoke energije koji su sposobni da pretvore jezgra litijuma u tricijum. Razvoj i testiranje prvog zida reaktora koji sadrži litij jedan je od najvažnijih ciljeva ITER-a. Prvi testovi će koristiti berilijum-bakarnu oblogu, čija je svrha da zaštiti mehanizme reaktora od toplote. Prema proračunima, čak i ako se cijela energija planete pretvori u tokamake, svjetske rezerve litijuma bit će dovoljne za hiljadu godina rada.

Priprema "Way ITER-a" od 104 kilometra koštala je Francusku 110 miliona eura i četiri godine rada. Put od luke Fos-sur-Mer do Cadarachea je proširen i ojačan kako bi najteži i najveći dijelovi tokamaka mogli biti dopremljeni na lokaciju. Na fotografiji: transporter sa ispitnim opterećenjem težine 800 tona.

Iz svijeta tokamakom

Precizna kontrola fuzijskog reaktora zahtijeva precizne dijagnostičke alate. Jedan od ključnih zadataka ITER-a je odabrati najprikladniji od pet desetina alata koji se danas testiraju i započeti razvoj novih.

U Rusiji će biti razvijeno najmanje devet dijagnostičkih uređaja. Tri se nalaze na moskovskom institutu Kurčatov, uključujući analizator neutronskog snopa. Ubrzivač šalje fokusirani tok neutrona kroz plazmu, koji prolazi kroz spektralne promjene i hvata ga sistem za prijem. Spektrometrija sa frekvencijom od 250 mjerenja u sekundi pokazuje temperaturu i gustinu plazme, jačinu električnog polja i brzinu rotacije čestica - parametre potrebne za kontrolu reaktora kako bi se plazma zadržala dugo vremena .

Istraživački institut Ioffe priprema tri instrumenta, uključujući analizator neutralnih čestica koji hvata atome iz tokamaka i pomaže u kontroli koncentracije deuterija i tricijuma u reaktoru. Preostali uređaji biće izrađeni u Institutu Triniti, gdje se trenutno proizvode dijamantski detektori za vertikalnu neutronsku komoru ITER. Svi ovi instituti koriste svoje tokamake za testiranje. A u termalnoj komori NIIEFA nazvanoj po Efremovu testiraju se fragmenti prvog zida i divertorske mete budućeg reaktora ITER.

Nažalost, činjenica da mnoge komponente budućeg mega-reaktora već postoje u metalu ne znači nužno da će reaktor biti izgrađen. Tokom protekle decenije procijenjena vrijednost projekta porasla je sa 5 milijardi na 16 milijardi eura, a planirano prvo pokretanje odgođeno je sa 2010. na 2020. godinu. Sudbina ITER-a u potpunosti zavisi od realnosti naše sadašnjosti, prvenstveno ekonomske i političke. U međuvremenu, svaki naučnik uključen u projekat iskreno vjeruje da njegov uspjeh može promijeniti našu budućnost do neprepoznatljivosti.

Projekat međunarodnog eksperimentalnog termonuklearnog reaktora ITER započeo je 2007. godine. Nalazi se u Cadaracheu, na jugu Francuske. Glavni zadatak ITER-a je, prema onima koji su osmislili i implementirali projekat, da demonstrira mogućnosti komercijalne upotrebe termonuklearne fuzije.

ITER je strateška međunarodna naučna inicijativa, u njenoj implementaciji učestvuje više od 30 zemalja.

„Mi smo u samom srcu budućeg fuzijskog reaktora. Njegova težina je tri Ajfelova tornja, a ukupna površina će biti 60 fudbalskih terena”, izvještava novinar euronewsa Claudio Rocco.

Termonuklearni reaktor ili toroidno postrojenje za magnetno zatvaranje plazme, inače nazvano tokomak, stvara se da bi se postigli uslovi neophodni za kontrolu kontrolisane termonuklearne fuzije. Plazmu u tokamaku ne drže zidovi komore, već posebno stvoreno kombinovano magnetsko polje - toroidno vanjsko i poloidno polje struje koja teče kroz plazma stup. U poređenju sa drugim instalacijama koje koriste magnetno polje za ograničavanje plazme, upotreba električne struje je glavna karakteristika tokamaka.

U implementaciji kontrolisane termonuklearne fuzije u tokamaku će se koristiti deuterijum i tricijum.
Detalji se mogu pronaći u intervjuu s generalnim direktorom ITER-a Bernardom Bigotom.

Koja je prednost energije proizvedene kontrolisanom fuzijom?

“Prije svega, u korištenju izotopa vodika, koji se, pak, smatra gotovo neiscrpnim izvorom: vodik se nalazi posvuda, uključujući i okeane. Dakle, sve dok ima vode na Zemlji, morske i svježe, mi ćemo biti snabdjeveni gorivom za tokamak - riječ je o milionima godina. Druga prednost je u tome što radioaktivni otpad ima prilično kratko vrijeme poluraspada: nekoliko stotina godina, u usporedbi s otpadnim proizvodima nuklearne fuzije.”

Fuzija je kontrolisana i, prema Bernardu Bigou, relativno ju je lako prekinuti ako se dogodi nesreća. Drugačija situacija u sličnom slučaju razvija se s nuklearnom fuzijom.

Zagrijavanjem tvari može se postići nuklearna reakcija. Upravo taj međuodnos između zagrijavanja tvari i nuklearne reakcije odražava izraz "termonuklearna reakcija".

Dizajn komponenti tokamaka se provodi trudom zemalja članica ITER-a, a detalji i tehnološke jedinice tokamaka proizvode se u Japanu, Južnoj Koreji, Rusiji, Kini, SAD-u i drugim zemljama. Prilikom izgradnje tokamaka uzima se u obzir vjerovatnoća različitih vrsta nesreća.

Bernard Bigot: „Ipak, radioaktivni elementi mogu iscuriti. Neki odeljak neće biti dovoljno hermetički zatvoren. Ali njihov broj će biti minimalan, a za one koji žive u blizini reaktora neće biti velike opasnosti ni po zdravlje ni po život.”

No, projektom je predviđena mogućnost nesreće i curenja, a posebno prostorije u kojima se odvija termonuklearna fuzija i hale uz njih bit će opremljene posebnim ventilacijskim oknima u koje će se usisati radioaktivni elementi kako bi se spriječilo od bekstva.

“Mislim da procjena od oko 16 milijardi eura ne izgleda tako gigantska, pogotovo ako se uzme u obzir cijena energije koja će se ovdje proizvoditi. Štaviše, za proizvodnju je potrebno mnogo vremena, jako dugo, tako da će se svi troškovi opravdati čak i na srednji rok“, zaključuje Bernard Bigot.

Ruska NIIEFA nedavno je objavila uspješno testiranje prototipa otpornika za gašenje u punoj mjeri za zaštitni sistem za supravodljive zavojnice, koji su dizajnirani posebno za ITER.

A puštanje u rad cijelog kompleksa ITER u francuskom Cadaracheu planirano je za 2020. godinu.

Nedavno je na Moskovskom Institutu za fiziku i tehnologiju održana ruska prezentacija projekta ITER, u okviru koje se planira stvaranje termonuklearnog reaktora koji radi na principu tokamaka. Grupa naučnika iz Rusije govorila je o međunarodnom projektu i učešću ruskih fizičara u stvaranju ovog objekta. Lenta.ru je prisustvovala prezentaciji ITER-a i razgovarala sa jednim od učesnika projekta.

ITER (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor - International Thermonuclear Experimental Reactor) je projekt fuzijskog reaktora koji omogućava demonstraciju i istraživanje termonuklearnih tehnologija za njihovu daljnju upotrebu u miroljubive i komercijalne svrhe. Kreatori projekta vjeruju da kontrolirana termonuklearna fuzija može postati energija budućnosti i poslužiti kao alternativa modernom plinu, nafti i uglju. Istraživači primjećuju sigurnost, ekološku prihvatljivost i dostupnost ITER tehnologije u usporedbi s konvencionalnom energijom. Složenost projekta je uporediva sa Velikim hadronskim sudaračem; reaktorska instalacija uključuje više od deset miliona strukturnih elemenata.

O ITER-u

Toroidalni tokamak magneti zahtijevaju 80.000 kilometara supravodljivih filamenata; njihova ukupna težina dostiže 400 tona. Sam reaktor će biti težak oko 23.000 tona. Poređenja radi, težina Ajfelovog tornja u Parizu je samo 7,3 hiljade tona. Zapremina plazme u tokamaku dostići će 840 kubnih metara, dok će, na primjer, u najvećem operativnom reaktoru ovog tipa u Velikoj Britaniji - JET - zapremina iznositi sto kubnih metara.

Visina tokamaka biće 73 metra, od čega će 60 metara biti iznad zemlje i 13 metara ispod. Poređenja radi, visina Spasske kule Moskovskog Kremlja je 71 metar. Platforma glavnog reaktora prostiraće se na površini od 42 hektara, što je uporedivo sa površinom od 60 fudbalskih terena. Temperatura u plazmi tokamaka dostići će 150 miliona stepeni Celzijusa, što je deset puta više od temperature u centru Sunca.

U izgradnji ITER-a u drugoj polovini 2010. planirano je da istovremeno bude uključeno do pet hiljada ljudi - oni će uključivati ​​i radnike i inženjere, kao i administrativno osoblje. Mnoge komponente ITER-a bit će isporučene iz luke u blizini Sredozemnog mora posebno izgrađenim putem dugim oko 104 kilometra. Konkretno, duž nje će se transportovati najteži fragment instalacije čija će masa biti veća od 900 tona, a dužina oko deset metara. Više od 2,5 miliona kubnih metara zemlje biće uklonjeno sa gradilišta ITER postrojenja.

Ukupni troškovi projektovanja i izgradnje procenjeni su na 13 milijardi evra. Ova sredstva obezbjeđuje sedam glavnih učesnika projekta koji zastupaju interese 35 zemalja. Poređenja radi, ukupni troškovi izgradnje i održavanja Velikog hadronskog sudarača su skoro dva puta manji, a izgradnja i održavanje Međunarodne svemirske stanice gotovo jedan i po puta skuplji.

tokamak

Danas u svijetu postoje dva obećavajuća projekta termonuklearnih reaktora: tokamak ( onda rhoidal ka mjeri sa ma pokvaren to atushkas) i stelarator. U oba uređaja plazma je sadržana u magnetskom polju, ali u tokamaku ona ima oblik toroidnog užeta kroz koji prolazi električna struja, dok se u stelaratoru magnetsko polje indukuje vanjskim zavojnicama. U termonuklearnim reaktorima odvijaju se reakcije sinteze teških elemenata iz lakih (helijum iz izotopa vodonika - deuterijuma i tricijuma), za razliku od konvencionalnih reaktora, gdje se pokreću procesi raspada teških jezgara u lakša.

Foto: NRC "Kurčatovski institut" / nrcki.ru

Električna struja u tokamaku se takođe koristi za početno zagrevanje plazme do temperature od oko 30 miliona stepeni Celzijusa; dalje grijanje se vrši posebnim uređajima.

Teorijsku shemu tokamaka predložili su 1951. sovjetski fizičari Andrej Saharov i Igor Tamm, a 1954. godine izgrađena je prva instalacija u SSSR-u. Međutim, naučnici nisu bili u stanju dugo vremena održavati plazmu u stacionarnom režimu, a do sredine 1960-ih svijet je bio uvjeren da je kontrolirana termonuklearna fuzija zasnovana na tokamaku nemoguća.

Ali već tri godine kasnije, u postrojenju T-3 na Kurčatovskom institutu za atomsku energiju, pod vodstvom Leva Artsimoviča, bilo je moguće zagrijati plazmu na temperaturu veću od pet miliona stepeni Celzijusa i zadržati je kratko vrijeme; naučnici iz Velike Britanije, koji su bili prisutni na eksperimentu, snimili su temperaturu od oko deset miliona stepeni na svojoj opremi. Nakon toga u svijetu je počeo pravi bum tokamaka, tako da je u svijetu izgrađeno oko 300 instalacija, od kojih su najveće u Evropi, Japanu, SAD-u i Rusiji.

Slika: Rfassbind/wikipedia.org

ITER menadžment

Šta je osnova za povjerenje da će ITER početi raditi za 5-10 godina? Na kojim praktičnim i teorijskim razvojima?

Sa ruske strane ispunjavamo deklarirani raspored rada i nećemo ga kršiti. Nažalost, vidimo kašnjenje u radu drugih, uglavnom Evrope; delimično postoji kašnjenje u Americi i postoji tendencija da se projekat donekle odlaže. Odgođen, ali nije zaustavljen. Postoji povjerenje da će uspjeti. Sam koncept projekta je potpuno teoretski i praktično proračunat i pouzdan, tako da mislim da će uspjeti. Da li će dati deklarirane rezultate u punoj mjeri... sačekajmo pa ćemo vidjeti.

Da li je projekat više istraživačke prirode?

Naravno. Tvrđeni rezultat nije dobijeni rezultat. Ako bude primljen u cijelosti, bit ću izuzetno sretan.

Koje su se nove tehnologije pojavile, pojavljuju ili će se pojaviti u projektu ITER?

Projekat ITER nije samo izuzetno složen, već i izuzetno stresan projekat. Stresno u smislu energetskog opterećenja, uslova rada pojedinih elemenata, uključujući i naše sisteme. Stoga se nove tehnologije jednostavno moraju roditi u ovom projektu.

Ima li primjera?

Prostor. Na primjer, naši dijamantski detektori. Razgovarali smo o mogućnosti korištenja naših dijamantskih detektora na svemirskim kamionima, koji su nuklearna vozila koja prevoze neke objekte kao što su sateliti ili stanice iz orbite u orbitu. Postoji takav projekat svemirskog kamiona. Budući da se radi o vozilu s nuklearnim reaktorom u vozilu, teški uvjeti rada zahtijevaju analizu i kontrolu, pa bi naši detektori to mogli učiniti. Trenutno, tema izrade takve dijagnostike još nije finansirana. Ako je kreiran, može se primijeniti i tada neće biti potrebe za ulaganjem novca u nju u fazi razvoja, već samo u fazi razvoja i implementacije.

Koliki je udio modernog ruskog razvoja nultih i devedesetih godina u poređenju sa sovjetskim i zapadnim razvojem?

Udio ruskog naučnog doprinosa ITER-u u odnosu na globalni doprinos je veoma velik. Ne znam tačno, ali je veoma težak. Jasno je da nije manji od ruskog procenta finansijskog učešća u projektu, jer u mnogim drugim timovima postoji veliki broj Rusa koji su otišli u inostranstvo da rade u drugim institucijama. U Japanu i Americi, svuda, imamo jako dobar kontakt i radimo sa njima, neki od njih predstavljaju Evropu, neki Ameriku. Osim toga, postoje i naučne škole. Dakle, da li smo jači ili više razvijamo ono što smo radili prije... Jedan od velikana je rekao da "stojimo na ramenima titana", dakle baza koja je razvijena u sovjetsko vrijeme je neosporno velika i bez nje mi smo ništa ne bi mogli. Ali čak ni u ovom trenutku ne stojimo mirno, mi se krećemo.

A šta tačno radi vaša grupa na ITER-u?

Imam sektor u odeljenju. Odjel se bavi razvojem nekoliko dijagnostičkih predmeta, naš sektor se posebno bavi razvojem vertikalne neutronske komore, ITER neutronskom dijagnostikom i rješava širok spektar problema od projektovanja do proizvodnje, a obavlja i srodni istraživački rad vezan za razvoj , posebno dijamantskih detektora. Dijamantski detektor je jedinstveni uređaj, originalno kreiran u našoj laboratoriji. Ranije se koristio u mnogim fuzionim postrojenjima, a sada ga naširoko koriste mnoge laboratorije od Amerike do Japana; oni su nas, recimo, pratili, a mi smo i dalje na vrhu. Sada pravimo dijamantske detektore i dostići ćemo nivo njihove industrijske proizvodnje (mala proizvodnja).

U kojim industrijama se ovi detektori mogu koristiti?

U ovom slučaju radi se o termonuklearnim istraživanjima, au budućnosti pretpostavljamo da će biti tražena u nuklearnoj energiji.

Šta tačno rade detektori, šta mere?

Neutroni. Nema vrednijeg proizvoda od neutrona. Ti i ja se takođe sastojimo od neutrona.

Koje karakteristike neutrona mjere?

Spektralno. Prvo, neposredni problem koji se rješava na ITER-u je mjerenje energetskih spektra neutrona. Osim toga, oni prate broj i energiju neutrona. Drugi, dodatni zadatak tiče se nuklearne energije: imamo paralelne razvoje koji mogu mjeriti i termalne neutrone, koji su osnova nuklearnih reaktora. Za nas je taj zadatak sporedan, ali se i on razrađuje, odnosno možemo raditi ovdje i istovremeno praviti razvoje koji se mogu prilično uspješno primijeniti u nuklearnoj energiji.

Koje metode koristite u svom istraživanju: teorijske, praktične, kompjuterske simulacije?

Sve: od složene matematike (metode matematičke fizike) i matematičkog modeliranja do eksperimenata. Sve različite vrste proračuna koje izvodimo potvrđene su i provjerene eksperimentima, jer imamo eksperimentalnu laboratoriju sa nekoliko radnih neutronskih generatora na kojima testiramo sisteme koje sami razvijamo.

Imate li reaktor koji radi u vašoj laboratoriji?

Ne reaktor, već generator neutrona. Generator neutrona je, zapravo, mini-model tih termonuklearnih reakcija o kojima je riječ. U njemu je sve isto, samo što je tu proces nešto drugačiji. Radi na principu akceleratora - to je snop određenih jona koji pogađa metu. Odnosno, u slučaju plazme imamo vrući objekt u kojem svaki atom ima veliku energiju, au našem slučaju posebno ubrzani ion pogađa metu zasićenu sličnim ionima. Shodno tome, dolazi do reakcije. Recimo samo da je to jedan od načina na koji možete izvesti istu reakciju fuzije; jedino što je dokazano je da ova metoda nema visoku efikasnost, odnosno nećete dobiti pozitivan izlaz energije, ali dobijate samu reakciju - mi direktno posmatramo ovu reakciju i čestice i sve što ulazi to.

CADARASH (Francuska), 25. maj - RIA Novosti, Viktorija Ivanova. Jug Francuske se obično povezuje sa praznicima na Azurnoj obali, poljima lavande i filmskim festivalom u Kanu, ali ne i sa naukom, iako se u blizini Marseja već nekoliko godina odvija "izgradnja veka" - međunarodni termonuklearni eksperimentalni reaktor (ITER) se gradi u blizini istraživačkog centra Cadarache.

Dopisnik RIA Novosti saznao je kako napreduje najveća svjetska konstrukcija jedinstvene instalacije i kakvi ljudi grade "prototip Sunca" koji može proizvesti 7 milijardi kilovat-sati energije godišnje.

U početku je projekat Međunarodnog termonuklearnog eksperimentalnog reaktora nosio naziv ITER, skraćenica od International Thermonuclear Experimental Reactor. Međutim, kasnije je naziv dobio ljepšu interpretaciju: naziv projekta objašnjava se prijevodom latinske riječi iter - "put", a neke su zemlje počele oprezno odmicati od pominjanja riječi "reaktor" tako da da ne izazivaju asocijacije na opasnost i zračenje u svijesti građana.

Novi reaktor gradi cijeli svijet. Do danas u projektu učestvuju Rusija, Indija, Japan, Kina, Južna Koreja i Sjedinjene Američke Države, kao i Evropska unija. Evropljani, kao jedinstvena grupa, odgovorni su za implementaciju 46% projekta, a svaka od ostalih zemalja učesnica preuzela je 9%.

Kako bi se pojednostavio sistem međusobnih obračuna, unutar organizacije je izmišljena posebna valuta - obračunska jedinica ITER - IUA. U ovim jedinicama se sprovode svi dogovori o nabavci komponenti od strane učesnika. Tako je rezultat izgradnje postao nezavisan od fluktuacija u kursevima nacionalnih valuta i troškova proizvodnje delova u svakoj pojedinoj zemlji.

Za ove investicije, izražene ne u novcu, već u komponentama buduće instalacije, učesnici dobijaju potpuni pristup čitavom nizu tehnologija uključenih u ITER. Tako se u Francuskoj sada gradi "Međunarodna škola za stvaranje termonuklearnog reaktora".

"Najtoplija stvar u solarnom sistemu"

Novinari, ali i sami zaposlenici ITER-a, toliko često uspoređuju projekat sa Suncem da je prilično teško smisliti drugu asocijaciju za termonuklearnu instalaciju. Šef jednog od odjeljenja Međunarodne organizacije ITER - Mario Merola - mogao bi, nazvavši reaktor "najtoplijom stvari u našem solarnom sistemu".

"Temperatura unutar uređaja biće oko 150 miliona stepeni Celzijusa, što je 10 puta više od temperature jezgra Sunca. Magnetno polje instalacije biće oko 200 hiljada puta veće od onog na samoj Zemlji", kaže Mario o projektu.

ITER se zasniva na sistemu tokamaka - toroidnih komora sa magnetnim zavojnicama. Ideja o magnetnom zatvaranju visokotemperaturne plazme razvijena je i tehnološki implementirana prvi put u svijetu u Kurčatovskom institutu sredinom prošlog stoljeća. Rusija, koja je stajala na početku projekta, između ostalih komponenti, proizvodi jedan od najznačajnijih dijelova instalacije, "srce ITER-a" - supravodljivi magnetni sistem. Sastoji se od različitih tipova superprovodnika koji sadrže desetine hiljada filamenata sa posebnom nanostrukturom.

Da bi se stvorio sistem tako velikih razmjera, potrebne su stotine tona takvih superprovodnika. Šest od sedam zemalja učesnica bavi se njihovom proizvodnjom. Među njima je i Rusija, koja isporučuje superprovodnike na bazi legura niobijum-titanijum i niobijum-kalaj, za koje se pokazalo da su među najboljima na svetu. Ove materijale u Rusiji proizvode preduzeća Rosatom i Institut Kurchatov.

© Fotografija: ljubaznošću organizacije ITER

© Fotografija: ljubaznošću organizacije ITER

Poteškoće u zglobovima

Međutim, Rusija i Kina su, ispunjavajući svoje obaveze na vrijeme, nesvjesno postale taoci drugih učesnika projekta, koji nemaju uvijek vremena da svoj dio posla završe na vrijeme. Specifičnost projekta ITER leži u bliskoj interakciji svih strana, pa stoga zaostajanje bilo koje zemlje dovodi do toga da cijeli projekat počinje da “klizi”.

Kako bi popravio situaciju, novi šef organizacije ITER, Bernard Bigot, odlučio je promijeniti vremenski okvir projekta. Nova verzija rasporeda – očekuje se da će biti realističnija – biće predstavljena u novembru.

Istovremeno, Bigo nije isključio preraspodjelu posla između učesnika.

"Bio bih sretan da uopće nije bilo kašnjenja. Ali moram priznati da je u nekim oblastima implementacija našeg globalnog projekta naišla na poteškoće. Otvoren sam za bilo kakva rješenja osim smanjenja kapaciteta ITER-a. Ne vidim ništa u preraspodjeli posla. loše, ali o ovom pitanju treba ozbiljno razgovarati”, rekao je generalni direktor organizacije.

Bigot je napomenuo da stotine kompanija i organizacija iz sedam zemalja učesnica rade na stvaranju ITER-a. "Ne možete tek tako pucnuti prstima i izvršiti plan. Svi su mislili da će lako ispoštovati rokove zahvaljujući savjesnosti i dobrim namjerama. Sada su shvatili da od toga ništa neće biti bez strogog upravljanja", naglasio je Bigot.

Prema njegovim riječima, poteškoće u izgradnji ITER-a uzrokovane su razlikama u kulturama zemalja učesnica, te činjenicom da takvih projekata u svijetu ranije nije bilo, pa stoga mnogi mehanizmi i instalacije proizvedeni po prvi put zahtijevaju dodatna ispitivanja i certifikacije od strane regulatora, što zahtijeva dodatno vrijeme. .

Jedna od Bigotovih mjera "strogog upravljanja" bit će stvaranje još jednog upravljačkog tijela, koje će uključivati ​​direktore nacionalnih agencija i generalnog direktora. Odluke ovog tijela bit će obavezujuće za sve učesnike u projektu - Bigot se nada da će to potaknuti proces interakcije.

© Fotografija

"Izgradnja veka"

U međuvremenu, veliko gradilište je u punom jeku na teritoriji ITER-a. "Srce" objekta - sam tokamak i uslužne prostorije - zauzimat će prostor veličine kilometar sa 400 metara.

Za reaktor su iskopali jamu duboku 20 metara, na čije se dno po zrcalno glatkom asfaltu dovozi armatura i ostale komponente neophodne u ovoj fazi. Prvo, zidni segmenti se montiraju vodoravno, povezujući metalne konstrukcije posebnim pločama. Zatim se uz pomoć četiri građevinske dizalice konačno postavljaju u pravi položaj.

Proći će nekoliko godina, a stranica neće biti prepoznata. Umjesto ogromne rupe na platformi, iznad nje će se uzdići kolos veličine Boljšoj teatra - oko 40 metara visine.

Negdje na lokaciji gradnja još nije počela - i zbog toga druge zemlje ne mogu precizno izračunati vrijeme isporuke za komponente termonuklearnog reaktora, ali je negdje već završeno. Konkretno, za rad su spremni sjedište ITER-a, zgrada za namotavanje polidalnih namotaja magnetnog sistema, trafostanica i nekoliko drugih pomoćnih zgrada.

"Sreća je u stalnom znanju nepoznatog"

U vrijeme kada naučni rad nije posvuda popularan i poštovan, ITER je na svojoj platformi okupio 500 naučnika, inženjera i predstavnika mnogih drugih specijalnosti iz različitih zemalja. Ovi stručnjaci su pravi sanjari i posvećeni ljudi, baš kao što su Strugackijevi "prihvatili radnu hipotezu da sreća leži u kontinuiranom znanju nepoznatog i smislu života u istom."

Ali životni uslovi za osoblje projekta su fundamentalno drugačiji od onih koji su bili u NIICHAVO - Istraživačkom institutu za vještičarenje i čarobnjaštvo - gdje su radili junaci priče sovjetskih pisaca naučne fantastike "Ponedjeljak počinje subotom". Na teritoriji ITER-a nema hostela za strance - svi oni iznajmljuju smeštaj u obližnjim selima i gradovima.

Unutar jedne od već izgrađenih zgrada, pored radnih prostorija, nalazi se i ogromna trpezarija, u kojoj projektno osoblje može za vrlo skromnu sumu zalogaj ili obilan ručak. Na meniju se uvek nalaze jela nacionalne kuhinje, bilo da su to japanski rezanci ili italijanska mineštra.

Na ulazu u trpezariju nalazi se oglasna tabla. Na njemu - ponude zajedničkog iznajmljivanja stanova i "časova francuskog, kvalitetno i jeftino". Ističe se bijeli list - "Hor Cadarache regrutuje učesnike. Dođite u glavnu zgradu ITER-a." Pored hora čije formiranje još nije završeno, projektno osoblje je organizovalo i svoj orkestar. Saksofon svira i Rus Evgenij Veščov, koji već nekoliko godina radi u Cadaracheu.

put do sunca

"Kako živimo ovdje? Radimo, vježbamo, sviramo. Ponekad odemo na more i u planine, nije daleko", kaže Evgeny, "Naravno, nedostaje mi Rusija, navijam za nju. Ali ovo je nije moje prvo dugo putovanje u inostranstvo, navikao sam".

Evgeniy je fizičar i uključen je u integraciju dijagnostičkih sistema na projektu.

"Još od studentskih dana inspirisan sam projektom ITER, prilikama i perspektivama koje su pred nama, postojao je osjećaj da je budućnost iza toga. Međutim, moj put ovdje je bio trnovit, međutim, kao i mnogi drugi. Nakon diplomiranja, Nisam baš bio dobar s novcem, čak sam razmišljao da napustim nauku i radim posao, da otvorim nešto svoje. Ali otišao sam na službeno putovanje, pa još jedno. Tako sam, deset godina nakon što sam prvi put čuo za ITER, završio u Francuskoj, na projektu", kaže fizičar.

Prema rečima ruskog naučnika, "svaki zaposleni ima svoju priču o ulasku u projekat". Kakvi god da su bili "putevi ka Suncu" njegovih pristalica, čak i nakon najkraćeg razgovora sa bilo kojim od njih, postaje jasno da ljubitelji njihovog rada rade ovdje.

Na primjer, Amerikanac Mark Henderson je specijalista za grijanje plazme u ITER-u. Na sastanak je - kratko ošišan, suv, sa naočarima - došao "u liku" jednog od osnivača Applea, Stevea Jobsa. Crna košulja, izblijedjele farmerke, patike. Pokazalo se da neobična bliskost Hendersona i Jobsa nije ograničena na vanjsku sličnost: obojica su sanjari, inspirirani idejom da svojim izumom promijene svijet.

"Mi, čovječanstvo, sve više ovisimo o resursima i radimo samo ono što ih trošimo. Da li je naš kolektivni um ekvivalentan kolektivnom umu zdjelice kvasca? Moramo razmišljati o sljedećim generacijama. Moramo ponovo početi sanjati", Henderson je uvjeren.

I razmišljaju, sanjaju, provode najnevjerovatnije i fantastične ideje. I nikakva pitanja na dnevnom redu vanjske politike ne mogu ometati rad naučnika: nesuglasice će prije ili kasnije prestati, a toplina dobivena kao rezultat termonuklearne reakcije zagrijat će sve, bez obzira na kontinent i državu.