ITER(ITER) er et projekt af en international eksperimentel termonuklear reaktor. ITERs opgave er at demonstrere muligheden for kommerciel brug af en termonuklear reaktor og at løse de fysiske og teknologiske problemer, der kan opstå undervejs.
Designet af reaktoren er blevet fuldstændigt afsluttet, og et sted er blevet valgt til dens konstruktion - Cadarache forskningscenter (fr. Cadarache) i det sydlige Frankrig, i 60 km fra Marseille. I øjeblikket (pr marts 2012) er ved at være færdig med arbejdet med at skabe et armeret betonfundament til reaktoren og konstruktionen af ​​vægge i brønden.

Byggeri, hvis omkostninger oprindeligt var anslået til 5 milliarder euro, oprindeligt planlagt til at stå færdig i 2016 år fordobledes dog gradvist det anslåede udgiftsbeløb, og derefter flyttede startdatoen for forsøgene sig til 2020 år.
Oprindeligt blev navnet "ITER" dannet som en forkortelse af det engelske. International Thermonuclear Experimental Reactor, men på nuværende tidspunkt betragtes den ikke officielt som en forkortelse, men er forbundet med ordet lat. iter − sti.

Deltagende lande:

• EU-lande (agerer som en helhed)
• Indien
• Kina
• Republikken Korea
• Rusland
• Japan

Kurchatov-instituttet, statsselskabet Rosatom, NII EFA im. DV Efremova, NIKIET, Institut for Anvendt Fysik RAS, TRINITI, FTI im. A. F. Ioffe, VNIINM, VNIIKP, administrerende virksomhed "Science and Innovations".

Konstruktion:

• 2010 − påbegyndelse af udgravning af funderingsgrube.
• 2013 - begyndelsen af ​​opførelsen af ​​komplekset.
• 2014 - ankomst af de første dele.
• 2015 - begyndelsen af ​​forsamlingen.
• 2019 - afslutningen på forsamlingen.
• 2020 d. - begyndelsen af ​​eksperimenter med plasma.
• 2027 d. - forsøg med deuterium-tritium plasma.

Forberedelse af stedet

ITER-anlæggene placeres på i alt 180 ha landet i kommunen Saint-Paul-le-Durance (Provence-Alpes-Côte d'Azur, en region i det sydlige Frankrig), som allerede er blevet hjemsted for det franske atomforskningscenter CEA (Commissariat à l "énergie atomique, Atomenergikommissariatet).

Den vigtigste del af ITER er sig selv tokamak og alle kontorlokaler - bliver placeret på grunden i 1 km længde og 400 m bredde. Byggeriet forventes at vare til kl 2017 årets. Hovedarbejdet på dette stadium udføres under ledelse af det franske agentur ITER, og i det væsentlige CEA.

Generelt vil ITER-faciliteterne være 60 meter kolos af masse 23 tusind tons.

Teknisk data

ITER refererer til fusionsreaktorer af typen "tokamak". To kerner: deuterium og tritium smelter sammen og danner en heliumkerne (alfapartikel) og en højenergi neutron.

Designegenskaber:

• Samlet radius af strukturen − 10,7 m
• Højde - 30 m
• Stor plasmaradius − 6,2 m
• Lille plasmaradius − 2,0 m
• Plasmavolumen - 837 m3
• Magnetisk felt − 5,3 T
• Maksimal strøm i plasmasøjlen − 15 MA
• Plasma ekstern varmeeffekt − 40 MW
• Fusionskraft − 500 MW
• Power Gain - 10x
• Gennemsnitstemperatur − 100 MK
• Pulsvarighed − 400 c

Strålingssikkerhed

En termonuklear reaktor er meget mere sikker end en atomreaktor med hensyn til stråling. Først og fremmest er mængden af ​​radioaktive stoffer i den relativt lille. Den energi, der kan frigives som følge af enhver ulykke, er også lille og kan ikke føre til ødelæggelse af reaktoren. Samtidig er der flere naturlige barrierer i udformningen af ​​reaktoren, der forhindrer spredning af radioaktive stoffer. For eksempel skal vakuumkammeret og kryostatens skal være forseglet, ellers kan reaktoren simpelthen ikke fungere. Under udformningen af ​​ITER blev der dog lagt stor vægt på strålingssikkerheden, både under normal drift og ved mulige ulykker.

Der er flere kilder til mulig radioaktiv forurening:

1. radioaktiv isotop af brint - tritium;
2. induceret radioaktivitet i installationsmaterialerne som følge af neutronbestråling;
3. radioaktivt støv genereret som følge af plasmapåvirkning på den første væg;
4. radioaktive korrosionsprodukter, der kan dannes i kølesystemet.

For at forhindre spredning af tritium og støv, hvis de går ud over vakuumkammeret og kryostaten, vil et særligt ventilationssystem opretholde et reduceret tryk i reaktorbygningen. Derfor vil der ikke være luftlækage fra bygningen, undtagen gennem ventilationsfiltre.

Den internationale eksperimentelle termonukleare reaktor ITER kan uden overdrivelse kaldes vor tids mest betydningsfulde forskningsprojekt. Med hensyn til konstruktionsskalaen vil den let overgå Large Hadron Collider, og hvis den lykkes, vil den markere et meget større skridt for hele menneskeheden end en flyvning til Månen. Faktisk er kontrolleret termonuklear fusion en næsten uudtømmelig kilde til hidtil uset billig og ren energi.

I sommer var der flere gode grunde til at opfriske de tekniske detaljer i ITER-projektet. For det første er et storslået foretagende, hvis officielle start anses for at være mødet mellem Mikhail Gorbatjov og Ronald Reagan tilbage i 1985, ved at tage materiel legemliggørelse foran vores øjne. Designet af en ny generation af reaktorer med deltagelse af Rusland, USA, Japan, Kina, Indien, Sydkorea og EU tog mere end 20 år. I dag er ITER ikke længere kilogram teknisk dokumentation, men 42 hektar (1 km gange 420 m) af en perfekt flad overflade af en af ​​verdens største menneskeskabte platforme, beliggende i den franske by Cadarache, 60 km nord for Marseille . Samt fundamentet for den fremtidige 360.000 tons reaktor, bestående af 150.000 kubikmeter beton, 16.000 tons armering og 493 søjler med gummi-metal anti-seismisk belægning. Og selvfølgelig tusindvis af de mest sofistikerede videnskabelige instrumenter og forskningsfaciliteter spredt rundt på universiteter rundt om i verden.

Marts 2007. Det første foto af den fremtidige ITER-platform fra luften.

Produktionen af ​​nøglereaktorkomponenter er i fuld gang. I foråret rapporterede Frankrig om produktionen af ​​70 rammer til D-formede spoler i det toroidale felt, og i juni begyndte viklingen af ​​de første spoler fra superledende kabler, modtaget fra Rusland fra Cable Industry Institute i Podolsk.

Den anden gode grund til at huske ITER lige nu er politisk. En ny generation af reaktorer er en test ikke kun for videnskabsmænd, men også for diplomater. Dette er et så dyrt og teknisk komplekst projekt, at intet land i verden kan klare det alene. Det afhænger af staternes evne til at blive enige indbyrdes på både det videnskabelige og finansielle område, om det vil være muligt at bringe sagen til ophør.

Marts 2009. 42 ha flade arealer afventer opførelse af det videnskabelige kompleks.

ITER-rådet i St. Petersborg var planlagt til den 18. juni, men det amerikanske udenrigsministerium forbød som en del af sanktionerne amerikanske videnskabsmænd at besøge Rusland. I betragtning af, at selve ideen om tokamak (det toroidale kammer med magnetiske spoler under ITER) tilhører den sovjetiske fysiker Oleg Lavrentiev, behandlede projektdeltagerne denne beslutning som en kuriosum og flyttede simpelthen rådet til Cadarache på samme dato. Disse begivenheder mindede endnu en gang hele verden om, at Rusland (sammen med Sydkorea) er mest ansvarlig for at opfylde sine forpligtelser over for ITER-projektet.

februar 2011. Der blev boret mere end 500 huller i den seismiske isolationsskakt, alle underjordiske hulrum blev fyldt med beton.

videnskabsmænd seler

Udtrykket "fusionsreaktor" er i mange mennesker forsigtig. Den associative kæde er klar: En termonuklear bombe er værre end blot en atombombe, hvilket betyder, at en termonuklear reaktor er farligere end Tjernobyl.

Faktisk er kernefusion, som tokamak-driftsprincippet er baseret på, meget sikrere og mere effektiv end nuklear fission, der bruges i moderne atomkraftværker. Syntese bruges af naturen selv: Solen er intet andet end en naturlig termonuklear reaktor.

ASDEX tokamak, bygget i 1991 på det tyske Max Planck Institut, bruges til at teste forskellige materialer i reaktorens første væg, især wolfram og beryllium. Plasmavolumenet i ASDEX er 13 m 3 , næsten 65 gange mindre end i ITER.

Reaktionen involverer kernerne af deuterium og tritium, isotoper af brint. Deuteriumkernen består af en proton og en neutron, mens tritiumkernen består af en proton og to neutroner. Under normale forhold frastøder identisk ladede kerner hinanden, men ved meget høje temperaturer kan de støde sammen.

Ved en kollision kommer den stærke kraft i spil, som er ansvarlig for at kombinere protoner og neutroner til kerner. Der er en kerne af et nyt kemisk grundstof - helium. I dette tilfælde produceres en fri neutron, og en stor mængde energi frigives. Energien af ​​stærk vekselvirkning i heliumkernen er mindre end i kernerne af de oprindelige grundstoffer. På grund af dette mister den resulterende kerne endda masse (ifølge relativitetsteorien er energi og masse ækvivalente). Når man husker den berømte ligning E \u003d mc 2, hvor c er lysets hastighed, kan man forestille sig, hvilket kolossalt energipotentiale der er fyldt med kernefusion.

August 2011. Støbning af en monolitisk seismisk isoleringsplade af armeret beton er påbegyndt.

For at overvinde kraften fra gensidig frastødning skal de oprindelige kerner bevæge sig meget hurtigt, så temperaturen spiller en nøglerolle i kernefusion. I midten af ​​Solen foregår processen ved en temperatur på 15 millioner grader celsius, men den lettes af stoffets kolossale tæthed på grund af tyngdekraftens virkning. Stjernens kolossale masse gør den til en effektiv termonuklear reaktor.

Det er ikke muligt at skabe en sådan tæthed på Jorden. Vi kan kun øge temperaturen. For at brintisotoper kan give jordboere energien fra deres kerner, kræves en temperatur på 150 millioner grader, det vil sige ti gange højere end på Solen.

Intet fast materiale i universet kan komme i direkte kontakt med en sådan temperatur. Så bare at bygge en heliumovn vil ikke fungere. Det samme toroidale kammer med magnetiske spoler, eller tokamak, hjælper med at løse problemet. Ideen om at skabe en tokamak gik op for videnskabsmænd fra forskellige landes lyse sind i begyndelsen af ​​1950'erne, med forrangen tydeligt tilskrevet den sovjetiske fysiker Oleg Lavrentiev og hans fremtrædende kolleger Andrei Sakharov og Igor Tamm.

Vakuumkammeret i form af en torus (hul "donut") er omgivet af superledende elektromagneter, som skaber et toroidformet magnetfelt i det. Det er dette felt, der holder plasmaet opvarmet til ti sole i en vis afstand fra kammerets vægge. Sammen med den centrale elektromagnet (induktor) er tokamak en transformer. Ved at ændre strømmen i induktoren genererer de en strømstrøm i plasmaet - bevægelsen af ​​partikler, der er nødvendig for syntese.

Februar 2012. Installeret 493 1,7 meter søjler med seismiske puder lavet af gummi-metal sandwich.

Tokamak kan med rette betragtes som en model for teknologisk sofistikering. Den elektriske strøm, der flyder i plasmaet, skaber et poloidt magnetfelt, der omkranser plasmasøjlen og bevarer dens form. Plasma eksisterer under strengt definerede forhold, og ved deres mindste ændring stopper reaktionen øjeblikkeligt. I modsætning til en atomkraftværksreaktor kan en tokamak ikke "gå galt" og øge sin temperatur ukontrolleret.

I det usandsynlige tilfælde, at tokamak ødelægges, sker der ingen radioaktiv forurening. I modsætning til et atomkraftværk producerer en fusionsreaktor ikke radioaktivt affald, og det eneste produkt af fusionsreaktionen - helium - er ikke en drivhusgas og er nyttig i økonomien. Endelig forbruger tokamak brændstof meget sparsomt: under syntesen er der kun et par hundrede gram stof i vakuumkammeret, og den anslåede årlige brændstofforsyning til et industrielt kraftværk er kun 250 kg.

April 2014. Opførelsen af ​​kryostatbygningen blev afsluttet, væggene i fundamentet af tokamak 1,5 meter tyk blev hældt.

Hvorfor har vi brug for ITER?

Klassiske tokamaks beskrevet ovenfor blev bygget i USA og Europa, Rusland og Kasakhstan, Japan og Kina. Med deres hjælp var det muligt at bevise den grundlæggende mulighed for at skabe et højtemperaturplasma. Opførelsen af ​​en industriel reaktor, der er i stand til at levere mere energi, end den forbruger, er imidlertid en opgave af en fundamentalt anden skala.

I en klassisk tokamak skabes strømmen i plasmaet ved at ændre strømmen i induktoren, og denne proces kan ikke være uendelig. Plasmaets levetid er således begrænset, og reaktoren kan kun fungere i pulserende tilstand. Plasma kræver enorm energi at antænde – det er ingen spøg at varme noget op til en temperatur på 150.000.000 °C. Det betyder, at det er nødvendigt at opnå en sådan levetid for plasmaet, som vil give energiproduktion, der betaler for tændingen.

Fusionsreaktoren er et elegant teknisk koncept med et minimum af negative bivirkninger. Strømmen i selve plasmaet skaber et poloidt magnetfelt, der bevarer formen af ​​plasmatråden, og de resulterende højenergineutroner kombineres med lithium for at producere det dyrebare tritium.

For eksempel var det i 2009, under et eksperiment på den kinesiske EAST tokamak (en del af ITER-projektet), muligt at holde plasma med en temperatur på 10 7 K i 400 sekunder og 10 8 K i 60 sekunder.

For at holde plasmaet længere er der brug for flere typer ekstra varmelegemer. Alle vil blive testet på ITER. Den første metode - injektion af neutrale deuteriumatomer - antager, at atomerne vil komme ind i plasmaet på forhånd til en kinetisk energi på 1 MeV ved hjælp af en ekstra accelerator.

Denne proces er oprindeligt modstridende: kun ladede partikler kan accelereres (de påvirkes af et elektromagnetisk felt), og kun neutrale partikler kan indføres i plasmaet (ellers vil de påvirke strømstrømmen inde i plasmasøjlen). Derfor bliver en elektron først taget væk fra deuterium-atomer, og positivt ladede ioner kommer ind i acceleratoren. Derefter kommer partiklerne ind i neutralisatoren, hvor de reduceres til neutrale atomer, interagerer med den ioniserede gas og injiceres i plasmaet. ITER megavolt-injektoren er i øjeblikket under udvikling i Padua, Italien.

Den anden opvarmningsmetode har noget til fælles med opvarmning af mad i mikroovnen. Det involverer påvirkning af plasmaet af elektromagnetisk stråling med en frekvens svarende til partiklernes hastighed (cyklotronfrekvens). For positive ioner er denne frekvens 40-50 MHz og for elektroner 170 GHz. For at skabe kraftig stråling med så høj en frekvens bruges en enhed kaldet en gyrotron. Ni af de 24 ITER-gyrotroner er fremstillet på Gycom-anlægget i Nizhny Novgorod.

Det klassiske koncept for en tokamak antager, at formen af ​​plasmaglødetråden opretholdes af et poloidt magnetfelt, som dannes af sig selv, når der flyder strøm i plasmaet. Til langvarig plasmaindeslutning er denne tilgang uanvendelig. ITER tokamak har specielle poloidale feltspoler, hvis formål er at holde det varme plasma væk fra reaktorens vægge. Disse spoler er blandt de mest massive og komplekse strukturelle elementer.

For at være i stand til aktivt at kontrollere plasmaets form og rettidigt eliminere svingninger langs ledningens kanter sørgede udviklerne for små elektromagnetiske kredsløb med lav effekt placeret direkte i vakuumkammeret under huset.

Brændstofinfrastruktur til termonuklear fusion er et særskilt interessant emne. Deuterium findes i næsten ethvert vand, og dets reserver kan betragtes som ubegrænsede. Men verdens reserver af tritium beløber sig højst til titusinder af kilo. 1 kg tritium koster omkring 30 millioner dollars. Til de første lanceringer af ITER skal der 3 kg tritium til. Til sammenligning er der brug for omkring 2 kg tritium om året for at opretholde den amerikanske hærs nukleare kapacitet.

Men i fremtiden vil reaktoren forsyne sig med tritium. Under hovedfusionsreaktionen dannes højenergineutroner, der er i stand til at omdanne lithiumkerner til tritium. Udvikling og afprøvning af den første reaktorvæg indeholdende lithium er et af de vigtigste mål for ITER. De første tests vil bruge beryllium-kobber kappe, hvis formål er at beskytte reaktormekanismerne mod varme. Ifølge beregninger, selvom hele planetens energi omdannes til tokamaks, vil verdens lithiumreserver være nok til tusind års drift.

Forberedelsen af ​​den 104 kilometer lange "Way ITER" kostede Frankrig 110 millioner euro og fire års arbejde. Vejen fra havnen i Fos-sur-Mer til Cadarache blev udvidet og forstærket, så de tungeste og største dele af tokamak kunne leveres til stedet. På billedet: en transportør med en testbelastning på 800 tons.

Fra verden af ​​tokamak

Præcis kontrol af en fusionsreaktor kræver præcise diagnostiske værktøjer. En af ITERs nøgleopgaver er at vælge det bedst egnede af de fem dusin værktøjer, der testes i dag, og starte udviklingen af ​​nye.

Mindst ni diagnostiske enheder vil blive udviklet i Rusland. Tre er på Moskva Kurchatov Institute, inklusive en neutronstråleanalysator. Acceleratoren sender en fokuseret neutronflux gennem plasmaet, som gennemgår spektrale ændringer og opfanges af det modtagende system. Spektrometri med en frekvens på 250 målinger i sekundet viser plasmaets temperatur og tæthed, styrken af ​​det elektriske felt og partiklernes rotationshastighed - de parametre, der er nødvendige for at styre reaktoren for at holde plasmaet i lang tid .

Tre instrumenter er ved at blive klargjort af Ioffe Research Institute, herunder en neutral partikelanalysator, der fanger atomer fra en tokamak og hjælper med at kontrollere koncentrationen af ​​deuterium og tritium i reaktoren. De resterende enheder vil blive lavet på Trinity Institute, hvor diamantdetektorer til ITERs vertikale neutronkammer i øjeblikket fremstilles. Alle disse institutter bruger deres egne tokamaks til test. Og i NIIEFA's termiske kammer opkaldt efter Efremov testes fragmenter af det første væg- og omledermål for den fremtidige ITER-reaktor.

Det faktum, at mange af komponenterne i den fremtidige megareaktor allerede findes i metal, betyder desværre ikke nødvendigvis, at reaktoren bliver bygget. I løbet af det seneste årti er de anslåede omkostninger ved projektet vokset fra 5 milliarder til 16 milliarder euro, og den planlagte første lancering er blevet udskudt fra 2010 til 2020. ITER's skæbne afhænger helt af realiteterne i vores nuværende, primært økonomiske og politiske. I mellemtiden tror hver videnskabsmand, der er involveret i projektet, oprigtigt, at dets succes kan ændre vores fremtid til ukendelighed.

Projektet med den internationale eksperimentelle termonukleare reaktor ITER startede i 2007. Det ligger i Cadarache i det sydlige Frankrig. ITERs hovedopgave er ifølge dem, der har udtænkt og implementeret projektet, at demonstrere mulighederne for kommerciel brug af termonuklear fusion.

ITER er et strategisk internationalt videnskabeligt initiativ, mere end 30 lande deltager i implementeringen.

"Vi er i selve hjertet af den fremtidige fusionsreaktor. Dens vægt er tre Eiffeltårne, og det samlede areal bliver på 60 fodboldbaner,” rapporterer euronews-journalisten Claudio Rocco.

En termonuklear reaktor eller toroidal installation til magnetisk indeslutning af plasma, ellers kaldet en tokomak, er skabt for at opnå de nødvendige betingelser for at kontrolleret termonuklear fusion kan forekomme. Plasma i en tokamak holdes ikke af kammerets vægge, men af ​​et specielt skabt kombineret magnetfelt - et toroidformet eksternt og poloidt felt af strømmen, der strømmer gennem plasmasøjlen. Sammenlignet med andre installationer, der bruger et magnetfelt til at begrænse plasmaet, er brugen af ​​elektrisk strøm hovedtræk ved tokamak.

I implementeringen af ​​kontrolleret termonuklear fusion vil deuterium og tritium blive brugt i tokamak.
Detaljer kan findes i et interview med ITERs generaldirektør Bernard Bigot.

Hvad er fordelen ved energi produceret ved kontrolleret fusion?

"Først og fremmest i brugen af ​​brintisotoper, som til gengæld betragtes som en næsten uudtømmelig kilde: brint findes overalt, også i havene. Så så længe der er vand på Jorden, hav og frisk, vil vi blive forsynet med brændstof til tokamak - vi taler om millioner af år. Den anden fordel er, at radioaktivt affald har en ret kort halveringstid: flere hundrede år sammenlignet med nukleare fusionsaffald.

Fusion er kontrolleret, og ifølge Bernard Bigot er det relativt nemt at afbryde, hvis der sker en ulykke. En anden situation i et lignende tilfælde udvikler sig med kernefusion.

Ved at opvarme et stof kan der opnås en kernereaktion. Det er denne indbyrdes sammenhæng mellem opvarmning af et stof og en kernereaktion, som udtrykket "termonuklear reaktion" afspejler.

Designet af tokamak-komponenterne udføres af indsatsen fra ITER-medlemslandene, og tokamakens detaljer og teknologiske enheder er produceret i Japan, Sydkorea, Rusland, Kina, USA og andre lande. Når man bygger en tokamak, tages der hensyn til sandsynligheden for forskellige typer ulykker.

Bernard Bigot: "Alligevel kan radioaktive grundstoffer lække. Nogle rum vil ikke være lufttætte nok. Men deres antal vil være minimalt, og for dem, der bor i nærheden af ​​reaktoren, vil der ikke være nogen stor fare for hverken helbred eller liv.”

Men muligheden for en ulykke og lækage er tilvejebragt i projektet, især de rum, hvor termonuklear fusion finder sted, og hallerne ved siden af ​​dem vil blive udstyret med specielle ventilationsskakte, som radioaktive elementer vil blive suget ind i for at forhindre dem fra at flygte.

”Jeg synes ikke, at estimatet på omkring 16 milliarder euro ser så gigantisk ud, især ikke hvis man tager omkostningerne i betragtning af den energi, der skal produceres her. Desuden tager det lang tid at producere, meget lang tid, så alle omkostninger vil retfærdiggøre sig selv på mellemlang sigt,” slutter Bernard Bigot.

Den russiske NIIEFA annoncerede for nylig den vellykkede test af en fuldskala prototype af en slukningsmodstand til beskyttelsessystemet til superledende spoler, som er designet specielt til ITER.

Og idriftsættelsen af ​​hele ITER-komplekset i franske Cadarache er planlagt til 2020.

For nylig fandt den russiske præsentation af ITER-projektet sted på Moskva Institut for Fysik og Teknologi, inden for rammerne af hvilket det er planlagt at skabe en termonuklear reaktor, der opererer efter tokamak-princippet. En gruppe videnskabsmænd fra Rusland talte om det internationale projekt og russiske fysikeres deltagelse i skabelsen af ​​dette objekt. Lenta.ru deltog i ITER-præsentationen og talte med en af ​​projektdeltagerne.

ITER (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor - International Thermonuclear Experimental Reactor) er et fusionsreaktorprojekt, der tillader demonstration og forskning af termonukleare teknologier til deres videre anvendelse til fredelige og kommercielle formål. Skaberne af projektet mener, at kontrolleret termonuklear fusion kan blive fremtidens energi og tjene som et alternativ til moderne gas, olie og kul. Forskere bemærker sikkerheden, miljøvenligheden og tilgængeligheden af ​​ITER-teknologi sammenlignet med konventionel energi. Projektets kompleksitet kan sammenlignes med Large Hadron Collider; reaktorinstallationen omfatter mere end ti millioner strukturelle elementer.

Om ITER

Toroidale tokamak-magneter kræver 80.000 kilometer superledende filamenter; deres samlede vægt når 400 tons. Selve reaktoren vil veje omkring 23.000 tons. Til sammenligning er vægten af ​​Eiffeltårnet i Paris kun 7,3 tusinde tons. Volumenet af plasma i tokamak vil nå op på 840 kubikmeter, mens for eksempel i den største driftsreaktor af denne type i Storbritannien - JET - volumenet er hundrede kubikmeter.

Tokamakkens højde bliver 73 meter, hvoraf 60 meter vil være over jorden og 13 meter under den. Til sammenligning er højden af ​​Spasskaya-tårnet i Moskva Kreml 71 meter. Hovedreaktorplatformen vil dække et areal svarende til 42 hektar, hvilket kan sammenlignes med arealet af 60 fodboldbaner. Temperaturen i tokamak-plasmaet vil nå 150 millioner grader Celsius, hvilket er ti gange højere end temperaturen i Solens centrum.

I konstruktionen af ​​ITER i anden halvdel af 2010 er det planlagt at involvere op til fem tusinde mennesker på samme tid - de vil omfatte både arbejdere og ingeniører samt administrativt personale. Mange ITER-komponenter vil blive leveret fra en havn nær Middelhavet langs en specielt konstrueret vej, der er omkring 104 kilometer lang. Især vil det tungeste fragment af installationen blive transporteret langs det, hvis masse vil være mere end 900 tons, og længden vil være omkring ti meter. Mere end 2,5 millioner kubikmeter jord vil blive fjernet fra ITER-anlæggets byggeplads.

De samlede omkostninger til design og konstruktionsarbejde anslås til 13 milliarder euro. Disse midler stilles til rådighed af de syv hovedprojektdeltagere, der repræsenterer 35 landes interesser. Til sammenligning er de samlede omkostninger ved at bygge og vedligeholde Large Hadron Collider næsten to gange mindre, og at bygge og vedligeholde den internationale rumstation er næsten halvanden gang dyrere.

tokamak

I dag i verden er der to lovende projekter af termonukleare reaktorer: tokamak ( derefter rhoidal ka måle med ma rådne til atushkas) og en stjernestjerne. I begge enheder holdes plasmaet af et magnetfelt, men i en tokamak har det form af en toroidformet ledning, hvorigennem en elektrisk strøm føres, mens magnetfeltet i en stellarator induceres af eksterne spoler. I termonukleare reaktorer finder reaktioner af fusion af tunge grundstoffer fra lys (helium fra brintisotoper - deuterium og tritium) sted i modsætning til konventionelle reaktorer, hvor processer med henfald af tunge kerner til lettere initieres.

Foto: NRC "Kurchatov Institute" / nrcki.ru

Den elektriske strøm i tokamak bruges også til den indledende opvarmning af plasmaet til en temperatur på omkring 30 millioner grader Celsius; yderligere opvarmning udføres af specielle enheder.

Det teoretiske skema for tokamak blev foreslået i 1951 af sovjetiske fysikere Andrei Sakharov og Igor Tamm, og i 1954 blev den første installation bygget i USSR. Forskere var dog ikke i stand til at opretholde plasmaet i et stationært regime i lang tid, og i midten af ​​1960'erne var verden overbevist om, at kontrolleret termonuklear fusion baseret på en tokamak var umulig.

Men allerede tre år senere, på T-3-anlægget ved Kurchatov Institute of Atomic Energy, under ledelse af Lev Artsimovich, var det muligt at opvarme plasmaet til en temperatur på mere end fem millioner grader Celsius og holde det i kort tid tid; forskere fra Storbritannien, som var til stede ved eksperimentet, registrerede en temperatur på omkring ti millioner grader på deres udstyr. Derefter begyndte et virkelig boom af tokamaks i verden, så der blev bygget omkring 300 installationer i verden, hvoraf de største er i Europa, Japan, USA og Rusland.

Billede: Rfassbind/wikipedia.org

ITER-styring

Hvad er grundlaget for tilliden til, at ITER begynder at arbejde om 5-10 år? På hvilke praktiske og teoretiske udviklinger?

På russisk side opfylder vi den erklærede arbejdsplan og vil ikke overtræde den. Desværre ser vi en vis forsinkelse i det arbejde, der udføres af andre, primært Europa; dels er der en forsinkelse i Amerika, og der er en tendens til, at projektet bliver noget forsinket. Forsinket, men ikke stoppet. Der er tillid til, at det vil virke. Selve projektets koncept er fuldstændig teoretisk og praktisk beregnet og pålideligt, så jeg tror, ​​det vil fungere. Om det vil give de erklærede resultater i fuld udstrækning... lad os vente og se.

Er projektet mere af undersøgende karakter?

Sikkert. Det påståede resultat er ikke det opnåede resultat. Hvis det modtages fuldt ud, vil jeg blive meget glad.

Hvilke nye teknologier er dukket op, dukker op eller vil dukke op i ITER-projektet?

ITER-projektet er ikke kun et ekstremt komplekst, men også et ekstremt stressende projekt. Stressende med hensyn til energibelastning, driftsbetingelser for visse elementer, herunder vores systemer. Derfor er nye teknologier simpelthen forpligtet til at blive født i dette projekt.

Er der et eksempel?

Plads. For eksempel vores diamantdetektorer. Vi diskuterede muligheden for at bruge vores diamantdetektorer på rumlastbiler, som er atomkøretøjer, der transporterer nogle objekter såsom satellitter eller stationer fra kredsløb til kredsløb. Der er sådan et projekt af en rumlastbil. Da der er tale om et køretøj med en atomreaktor ombord, kræver de vanskelige driftsforhold analyse og kontrol, så vores detektorer kunne godt klare det. I øjeblikket er emnet for oprettelse af sådan diagnostik ikke finansieret endnu. Hvis det oprettes, kan det anvendes, og så vil der ikke være behov for at investere penge i det på udviklingsstadiet, men kun på udviklings- og implementeringsstadiet.

Hvad er andelen af ​​moderne russiske udviklinger i nul- og halvfemserne i sammenligning med sovjetiske og vestlige udviklinger?

Andelen af ​​det russiske videnskabelige bidrag til ITER på baggrund af det globale bidrag er meget stor. Jeg ved det ikke præcist, men det er meget tungt. Det er tydeligvis ikke mindre end den russiske procentdel af økonomisk deltagelse i projektet, for i mange andre teams er der et stort antal russere, som er taget til udlandet for at arbejde i andre institutioner. I Japan og Amerika, overalt, har vi meget god kontakt og arbejder med dem, nogle af dem repræsenterer Europa, nogle repræsenterer Amerika. Derudover er der også videnskabelige skoler. Derfor, med hensyn til om vi er stærkere eller mere udviklende, hvad vi gjorde før ... En af de store sagde, at "vi står på titanernes skuldre", derfor er den base, der blev udviklet i sovjettiden, unægtelig stor og uden den vi er intet ville ikke være i stand til. Men selv i det øjeblik, vi ikke står stille, flytter vi.

Og hvad laver din gruppe på ITER helt præcist?

Jeg har en sektor i afdelingen. Afdelingen er engageret i udviklingen af ​​flere diagnostik, vores sektor er specifikt engageret i udviklingen af ​​et vertikalt neutronkammer, ITER neutrondiagnostik og løser en lang række problemer fra design til fremstilling, og udfører også relateret forskningsarbejde relateret til udviklingen især af diamantdetektorer. Diamantdetektoren er en unik enhed, oprindeligt skabt i vores laboratorium. Tidligere brugt i mange fusionsfaciliteter, er det nu meget brugt af mange laboratorier fra Amerika til Japan; de, lad os sige, fulgte os, men vi fortsætter med at være på toppen. Nu laver vi diamantdetektorer, og vi skal nå niveauet for deres industrielle produktion (småskalaproduktion).

I hvilke industrier kan disse detektorer bruges?

I dette tilfælde er der tale om termonuklear forskning, i fremtiden antager vi, at de vil være efterspurgte inden for atomenergi.

Hvad gør detektorer helt præcist, hvad måler de?

Neutroner. Der er ikke noget mere værdifuldt produkt end neutronen. Du og jeg består også af neutroner.

Hvilke egenskaber ved neutroner måler de?

Spektral. For det første er det umiddelbare problem, der bliver løst ved ITER, måling af neutronenergispektre. Derudover overvåger de neutronernes antal og energi. Den anden, ekstra opgave vedrører atomenergi: Vi har parallelle udviklinger, der også kan måle termiske neutroner, som er grundlaget for atomreaktorer. For os er denne opgave sekundær, men den er også ved at blive udarbejdet, det vil sige, at vi kan arbejde her og samtidig lave udviklinger, der med ret stor succes kan anvendes inden for atomenergi.

Hvilke metoder bruger du i din forskning: teoretisk, praktisk, computersimulering?

Alt: fra kompleks matematik (metoder i matematisk fysik) og matematisk modellering til eksperimenter. Alle de forskellige typer beregninger, som vi udfører, bekræftes og verificeres ved forsøg, fordi vi har et forsøgslaboratorium med flere fungerende neutrongeneratorer, hvorpå vi tester de systemer, vi selv udvikler.

Har du en fungerende reaktor i dit laboratorium?

Ikke en reaktor, men en neutrongenerator. En neutrongenerator er faktisk en minimodel af de pågældende termonukleare reaktioner. Alt er det samme i det, kun dér er processen noget anderledes. Det fungerer efter princippet om en accelerator - det er en stråle af visse ioner, der rammer et mål. Det vil sige, at i tilfældet med plasma har vi et varmt objekt, hvor hvert atom har en stor energi, og i vores tilfælde rammer en specielt accelereret ion et mål, der er mættet med lignende ioner. I overensstemmelse hermed finder en reaktion sted. Lad os bare sige, at det er en af ​​måderne, hvorpå du kan lave den samme fusionsreaktion; det eneste, der er bevist, er, at denne metode ikke har en høj effektivitet, det vil sige, at du ikke får et positivt energiudbytte, men du får selve reaktionen - vi observerer direkte denne reaktion og partiklerne og alt, hvad der går ind. det.

CADARASH (Frankrig), 25. maj - RIA Novosti, Victoria Ivanova. Det sydlige Frankrig forbindes normalt med ferier på Cote d'Azur, lavendelmarker og filmfestivalen i Cannes, men ikke med videnskab, selvom "århundredets konstruktion" har stået på i nærheden af ​​Marseille i flere år - et internationalt termonuklear. eksperimentel reaktor (ITER) er ved at blive bygget i nærheden af ​​Cadarache forskningscenter.

RIA Novosti-korrespondent lærte, hvordan verdens største konstruktion af en enestående installation skrider frem, og hvilken slags mennesker der bygger en "prototype af solen", der er i stand til at generere 7 milliarder kilowatt-timers energi om året.

Oprindeligt blev projektet for den internationale termonuklear eksperimentelle reaktor navngivet ITER, en forkortelse for International Thermonuclear Experimental Reactor. Senere fik navnet dog en smukkere fortolkning: projektets navn forklares ved oversættelsen af ​​det latinske ord iter - "måde", og nogle lande begyndte forsigtigt at bevæge sig væk fra omtalen af ​​ordet "reaktor", så som ikke at vække associationer til fare og stråling i borgernes sind.

Den nye reaktor bygges af hele verden. Til dato deltager Rusland, Indien, Japan, Kina, Sydkorea og USA samt EU i projektet. Europæerne, der fungerer som en enkelt gruppe, er ansvarlige for gennemførelsen af ​​46 % af projektet, hvert af de andre deltagende lande påtog sig 9 %.

For at forenkle systemet med gensidige bosættelser blev der opfundet en særlig valuta i organisationen - ITER-regningsenheden - IUA. Alle aftaler om deltagernes levering af komponenter indgås i disse enheder. Så resultatet af konstruktionen blev uafhængig af udsving i valutakurserne for nationale valutaer og omkostningerne ved at producere dele i hvert enkelt land.

For disse investeringer, udtrykt ikke i penge, men i komponenter af den fremtidige installation, får deltagerne fuld adgang til hele rækken af ​​teknologier involveret i ITER. Således bygges der nu i Frankrig en "International skole for oprettelse af en termonuklear reaktor".

"Det hotteste i solsystemet"

Journalister og ITER-ansatte selv sammenligner projektet med Solen så ofte, at det er ret svært at finde på en anden forening for en termonuklear installation. Lederen af ​​en af ​​afdelingerne i den internationale organisation ITER - Mario Merola - kunne kalde reaktoren "det hotteste i vores solsystem."

"Temperaturen inde i enheden vil være omkring 150 millioner grader Celsius, hvilket er 10 gange højere end temperaturen i Solens kerne. Det magnetiske felt i installationen vil være omkring 200 tusind gange større end Jordens selv." siger Mario om projektet.

ITER er baseret på et system af tokamaks - toroidale kamre med magnetspoler. Ideen om magnetisk indeslutning af højtemperaturplasma blev udviklet og teknologisk implementeret for første gang i verden på Kurchatov-instituttet i midten af ​​forrige århundrede. Rusland, som stod i begyndelsen af ​​projektet, blandt andre komponenter, fremstiller en af ​​de mest betydningsfulde dele af installationen, "hjertet af ITER" - et superledende magnetisk system. Den består af forskellige typer superledere, der indeholder titusindvis af filamenter med en speciel nanostruktur.

For at skabe et så stort system kræves der hundredvis af tons af sådanne superledere. Seks af de syv deltagende lande er engageret i deres fremstilling. Blandt dem er Rusland, som leverer superledere baseret på niobium-titanium og niobium-tin-legeringer, som viste sig at være blandt de bedste i verden. Disse materialer er produceret i Rusland af Rosatom-virksomheder og Kurchatov-instituttet.

© Foto: udlånt af ITER Organization

© Foto: udlånt af ITER Organization

Ledbesvær

Men Rusland og Kina, der opfyldte deres forpligtelser til tiden, blev uforvarende gidsler af andre projektdeltagere, som ikke altid har tid til at fuldføre deres del af arbejdet til tiden. Det særlige ved ITER-projektet ligger i det tætte samspil mellem alle parter, og derfor fører et lands sakkering bagud til, at hele projektet begynder at "skride".

For at afhjælpe situationen besluttede den nye leder af ITER-organisationen, Bernard Bigot, at ændre tidsrammen for projektet. En ny version af tidsplanen - der forventes at være mere realistisk - vil blive præsenteret i november.

Samtidig udelukkede Bigo ikke en omfordeling af arbejdet mellem deltagerne.

"Jeg ville være glad, hvis der overhovedet ikke var nogen forsinkelser. Men jeg må indrømme, at implementeringen af ​​vores globale projekt på nogle områder har mødt vanskeligheder. Jeg er åben over for alle andre løsninger end at reducere ITER-kapaciteten. Jeg ser intet i at omfordele arbejdet. dårligt, men dette spørgsmål skal diskuteres seriøst," sagde organisationens generaldirektør.

Bigot bemærkede, at hundredvis af virksomheder og organisationer fra syv deltagende lande arbejder på at skabe ITER. "Man kan ikke bare knipse med fingrene og udføre planen. Alle troede, at det ville være nemt at overholde deadlines takket være samvittighedsfuldhed og gode intentioner. Nu indså de, at det ikke ville komme noget ud af det uden streng ledelse," understregede Bigot.

Ifølge ham skyldes vanskelighederne ved opførelsen af ​​ITER forskellen i kulturerne i de deltagende lande, og det faktum, at der ikke var sådanne projekter i verden før, kræver derfor mange mekanismer og installationer, der er produceret for første gang. yderligere test og certificering fra regulatorer, hvilket tager ekstra tid. .

En af Bigots foreslåede "strenge ledelsesforanstaltninger" vil være oprettelsen af ​​et andet styrende organ, som vil omfatte direktørerne for de nationale agenturer og generaldirektøren. Dette organs beslutninger vil være bindende for alle deltagere i projektet - Bigot håber, at dette vil anspore interaktionsprocessen.

© Foto

"Århundredes konstruktion"

I mellemtiden er en enorm byggeplads i fuld gang på ITER's område. Objektets "hjerte" - selve tokamak og servicelokaler - vil optage et sted, der måler en kilometer gange 400 meter.

Til reaktoren gravede de en 20 meter dyb grube, til bunden af ​​hvilken forstærkning og andre nødvendige komponenter på dette stadium føres langs spejlglat asfalt. Først samles vægsegmenter vandret og forbinder metalstrukturer med specielle plader. Så bliver de ved hjælp af fire byggekraner endelig sat i den rigtige position.

Der går flere år, og siden vil ikke blive genkendt. I stedet for et enormt hul i platformen vil en kolos på størrelse med Bolshoi-teatret stige over den - omkring 40 meter i højden.

Et eller andet sted på stedet er byggeriet endnu ikke begyndt - og på grund af dette kan andre lande ikke nøjagtigt beregne leveringstiden for komponenterne i en termonuklear reaktor, men et eller andet sted er den allerede færdig. Især ITER-hovedkvarteret, bygningen til vikling af poloidspoler i det magnetiske system, en krafttransformatorstation og flere andre hjælpebygninger er klar til drift.

"Lykke er i den kontinuerlige viden om det ukendte"

På et tidspunkt, hvor videnskabeligt arbejde ikke er populært og respekteret overalt, har ITER samlet 500 videnskabsmænd, ingeniører og repræsentanter for mange andre specialiteter fra forskellige lande på sin platform. Disse specialister, rigtige drømmere og dedikerede mennesker, ligesom Strugatskyerne, "accepterede arbejdshypotesen om, at lykke ligger i den kontinuerlige viden om det ukendte og meningen med livet i det samme."

Men levevilkårene for projektpersonalet er fundamentalt forskellige fra dem, der var i NIICHAVO - Forskningsinstituttet for hekseri og trolddom - hvor heltene fra historien om sovjetiske science fiction-forfattere "Mandag begynder på lørdag" arbejdede. Der er ingen vandrerhjem for udlændinge på ITER's område - de lejer alle boliger i landsbyer og byer i nærheden.

Inde i en af ​​de allerede opførte bygninger er der udover arbejdslokalerne en kæmpe spisestue, hvor projektpersonalet kan få en bid mad eller en solid frokost for et meget beskedent beløb. Der er altid retter fra det nationale køkken på menuen, hvad enten det er japanske nudler eller italiensk minestrone.

Der er en opslagstavle ved indgangen til spisestuen. På det - tilbud om fælles leje af lejligheder og "klasser i fransk, høj kvalitet og billig." Et hvidt ark skiller sig ud - "The Choir of Cadarache rekrutterer deltagere. Kom til hovedbygningen på ITER." Ud over koret, hvis dannelse endnu ikke er afsluttet, organiserede projektpersonalet også deres eget orkester. Saxofonen spilles også af russeren Evgeny Veshchev, som har arbejdet i Cadarache i flere år.

vejen til solen

"Hvordan bor vi her? Vi arbejder, øver, spiller. Nogle gange tager vi til havet og til bjergene, det er ikke langt væk," siger Evgeny, "Selvfølgelig savner jeg Rusland, jeg roder efter det. Men det her er ikke min første lange rejse til udlandet, jeg er vant til«.

Evgeniy er fysiker og er involveret i integrationen af ​​diagnostiske systemer på projektet.

"Siden min studietid har jeg været inspireret af ITER-projektet, de muligheder og perspektiver, der ligger forude, der var en følelse af, at fremtiden ligger bag. Min vej hertil var dog tornet, ligesom mange andre. Efter endt uddannelse, Jeg var ikke særlig god til penge, jeg "Jeg tænkte endda på at forlade videnskaben for erhvervslivet, åbne noget af mit eget. Men jeg tog på en forretningsrejse og derefter på en anden. Så ti år efter, at jeg første gang hørte om ITER, sluttede jeg op i Frankrig, på projektet," siger fysikeren.

Ifølge den russiske videnskabsmand har "hver medarbejder sin egen historie om at komme ind i projektet." Uanset "vejene til solen" for dens tilhængere, selv efter den korteste samtale med nogen af ​​dem, bliver det klart, at fans af deres arbejde arbejder her.

Eksempelvis er amerikaneren Mark Henderson specialist i plasmaopvarmning hos ITER. På mødet kom han - korthåret, tør, iført briller - "i billedet" af en af ​​grundlæggerne af Apple, Steve Jobs. Sort skjorte, falmede jeans, sneakers. Det viste sig, at den ejendommelige nærhed af Henderson og Jobs ikke er begrænset til ekstern lighed: begge er drømmere, inspireret af ideen om at ændre verden med deres opfindelse.

"Vi, menneskeheden, er i stigende grad afhængige af ressourcer og gør kun, hvad vi forbruger dem. Er vores kollektive sind ækvivalent med det kollektive sind i en skål med gær? Vi er nødt til at tænke på de næste generationer. Vi skal begynde at drømme igen." Henderson er overbevist.

Og de tænker, drømmer, implementerer de mest utrolige og fantastiske ideer. Og ingen emner på den udenrigspolitiske dagsorden kan forstyrre videnskabsmænds arbejde: Uenigheder vil ende før eller siden, og den varme, der opnås som følge af en termonuklear reaktion, vil varme alle, uanset kontinent og stat.