http://eu-objective.info/online/004 

  Сегодня на планете без  электричества  живут  более 1 млрд.600 тыс. человек. Какие перспективы? И спасет ли планету термоядерный реактор ITER?

 Блестящий американский   писатель,  немец по происхождению Курт Воннегут как-то отметил  в своих  " слегка телеграфно-шизофреничных"  заметках: "Мы все находимся в наркотической зависимости от жидкого топлива, стоим на грани синдрома лишения: померкнет свет, наступит холод, опустошение"...

   А энергетика, построенная на углеводородах, похоже, себя исчерпала. Мировое энергопотребление к 2050 году, по прогнозам авторитетных ученых, достигнет от 15 до 25 млрд. т.н.э. (тонн нефтяного эквивалента), что приведет человечество к очевидной катастрофе. В качестве решения этой проблемы в  той же России  решено строить десятки новых атомных станций и  флотилии плавучих АЭС, в реакторы которых загружают оружейный уран. Люди просвещенные против: мы окончательно погубим планету, на которой живем. Как быть? Что делать?

Есть еще одна идея-fix, за которую  бьются не только  страны Евросоюза, но также Китай, Корея, Индия, Соединенные Штаты  и, надо признаться, и Россия тоже, несмотря на свои обещания  строить  новые,  урано-зависимые энергоблоки.   Все они мечтают  о термоядерном реакторе, который будет давать много дешевой  энергии. Но у этой навязчивой идеи нет Будущего.  Это следует из журналистского расследования, проведенного  журналом "Объектив".

Надежда Попова,  журналист, Москва -Федеральный ядерный центр, Саров

Юрий  Валиконис, журналист, Париж- Кадараш

Анекдот с длинной  бородой

Если сегодня  заходит речь о термоядерном синтезе, то   российские атомщики вспоминают старый-старый  анекдот. Ученого -термоядерщика спрашивают : "Ну, когда?" –  "Ну, через 20 лет", – отвечает он. Прошло 20 лет. «Ну, так когда?» – «Ну, через 20 лет». – "Но ведь в прошлый раз мы слышали тоже самое!"  – "А я свое мнение не меняю", –  хитро отвечает  термоядерщик.     Этот анекдот полностью отражает   историческую суть хваленой  термоядерной технологии. На первый взгляд, задача освоения управляемого термоядерного синтеза казалась несложной.  И термоядерной энергией в военных целях овладели довольно успешно:  напомним, 1961 году  в Советском Союзе  была взорвана  58-мегатонная бомба,  которую позже окрестили «Кузькина мать».

   Однако, если с момента взрыва первой в СССР атомной бомбы  в 1949 году  на полигоне в Семипалатинске до создания первой  атомной электростанции  в  городе Обнинске (1954 год) прошло всего-то 5 лет,  то  демонстрационный термоядерный реактор планируется построить лишь к 2020 году (  и то цифра эта   очень спорная).  Да еще  усилиями всего мирового сообщества: в проекте задействован Евросоюз с самыми  большими затратами, а также Россия и остальные.

  - Но именно советские физики выдвинулись на передовые позиции в термоядерных исследованиях, - рассказывает  доктор  технических наук, профессор Игорь Острецов. - С 1951 года  советскую термоядерную программу развивали академики Андрей  Сахаров, Игорь Тамм, Лев Арцимович.

 В 1956 году  в Институте атомной энергии  был построен первый в мире токамак (ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками) . Именно  этот принцип удержания под контролем термоядерной реакции используется и в ныне строящемся международном реакторе ITER в Кадараше (Франция).

 Но насколько серьезно изобретение?  Токомаки  в мире стали плодиться, как кролики. А где же дешевая энергия для всех?

К слову,   если" ученый не умеет популярно объяснить восьмилетнему ребенку, чем он занимается, значит, он шарлатан, -  писал  ироничный Курт Воннегут.

 Факт

  В мире  построено более  300 токамаков: в СССР ( в России), США, в  Великобритании и странах Европы, Японии, Ливии и КНР.

Знаменитое трио

    К 80-м годам   сменилось уже три поколения токамаков.  Но главную проблему - как  добывать   доступное , дешевое   электричество - так и не решили.  И мировое сообщество пришло к выводу: без международной кооперации обойтись не удастся. СССР, США, Европа и Япония приступили к эскизному проектированию токамака четвертого поколения ( так называемый  международный проект ИНТОР).  Дальше- больше. А  1986–1988 годах  Михаил  Горбачев, Рональд  Рейган и Франсуа  Миттеран договорились о создании проекта экспериментального реактора ИТЕР (International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER).

Технический проект  ITER был готов  еще в 1997 году.

Для сооружения объекта был выбран большой известняковый карьер на юге Франции, недалеко от исследовательского ядерного  центра  Кадараш. Строительство началось в 2006 году.

   Сегодня в проекте  участвуют  все те же -  Евросоюз, Россия,  США, Китай, Япония, Индия и Южная Корея.

     Но даже столь мощная кооперация не позволяет избежать проблем: стоимость сооружения  уже достигла 18 млрд. евро , более чем втрое превысив изначально заявленную сумму, а срок пуска реактора отодвинулся на 2030 год ( по другим данным  - на 2050 год).

 Российские атомщики не скрывают, что в международном  проекте ITER есть много  недоработок.  Но информации в СМИ  об  этом почти нет. Почему?

Сказки и мифы про ТЯЭС

   Успешная реализация проекта ITER – шанс для всего человечества освободить себя от проблем, связанных с исчерпанием энергоресурсов, на миллионы лет вперед. Такие слова  можно прочитать  в СМИ Государственной  корпорации  "Росатом". К примеру.

  Газ, нефть и даже уголь на планете скоро закончатся. Запасов топлива для атомных электростанций больше, но и они  ограничены. Поэтому надежды многих направлены именно на строительство термоядерных электростанций – ТЯЭС. Топлива для них на земле достаточно.

 Да и идея термояда довольно проста, как говорят сами физики. Огромное количество энергии выделяется, когда ядра тяжелых элементов разваливаются на части. Но еще больше энергии можно получить, если слепить из двух ядер легких элементов третье. Классическая реакция для этого, которая заложена в основу всех термоядерных бомб, - синтез трития из дейтерия и лития.

Но ядра, даже у легких элементов, просто так не слепить. Чтобы они начали взаимодействовать, нужно столкнуть их с силой, превышающей электростатическое отталкивание. А для этого их придется нагреть до невообразимо высокой температуры, превратить в плазму. Для той же реакции дейтерия с тритием, на которую ученые и возлагают основные надежды, необходима температура в 100 миллионов градусов. Для сравнения, температура в центре Солнца – около 15 миллионов градусов.

   Идеи, как технически провести такую реакцию, появились еще в первой половине XX века. С тех пор во всем мире создавались экспериментальные реакторы разных типов: взрывные камеры, в которых с небольшим периодом повторяются «микровзрывы» сжатого топлива, энергию которых планируется использовать, и квазистационарные системы, в которых плотность реагирующего вещества относительно низка, зато плазма удерживается в стабильном состоянии длительное время. Научные организации разных стран разработали несколько вариантов квазистационарных систем. Наиболее известными и наиболее успешными оказались тороидальные магнитные ловушки-  токамак и стелларатор.

 Но проблема получения дешевой  энергии пока все еще не решена.

Четыре  стадии

   -Любая технология от зарождения научной идеи до получения рентабельных промышленных результатов проходит четыре стадии, - рассказывает известный российский ученый -ядерщик Лев Максимов.-  На первой ведутся научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки, которые завершаются  созданием демонстрационного образца. Он открывает дорогу  новой технологии. Но это всего лишь модель, которая должна продемонстрировать возможность существования такой технологии.

Следующая стадия – создание опытно-промышленного образца, цель которого – наработка опыта эксплуатации, доводка технологии. Опытно-промышленный образец уже способен что-то производить в промышленных масштаба. Главная  его задача – отладить новую технологию для массового применения.

Третий этап – создание головного коммерческого прототипа. Технологические вопросы решены, остается довести до конкурентоспособного уровня экономические параметры, минимизировать производственные расходы.

На четвертой стадии начинается серийное изготовление объектов новой технологии, экономически рентабельных и способных побороться с конкурентами.

Если применять эту градацию к термоядерным реакторам, то человечество все еще находится на первой стадии,  на начальном ее этапе.

Не очень ли высокая цена  за эти  долгие  и очень дорогие научные изыскания?

 Заметки на полях

Природные термоядерные реакторы  можно наблюдать в космосе – это звезды.

Факт

В  мире существует 104 концепции установок термоядерного синтеза.

 Факт

    Аббревиатура "ITER" на латинском языке означает «путь».

Как  Солнце

    -Но овладение термоядерным синтезом как технологией состоит из трех ступеней, - продолжает наш разговор Лев Максимов. -  Первая – достижение «равновесия»: энергия, выделяемая в процессе синтеза, равна энергии, затрачиваемой на поддержание реакции. На этом этапе мы сегодня и находимся: равновесие достигнуто лишь на некоторых лабораторных установках (наилучшие достигнутые показатели – превышение выработки над потреблением всего на 2%). А на более крупных – например, на  самом мощном токамаке в Британии – энергии по-прежнему выделяется меньше, чем тратится. Да  и горение плазмы удается поддержать не более 15 секунд.

 Вторая ступень – когда реакция начнет поддерживаться благодаря альфа-частицам, образующимся в процессе самой реакции, а не за счет внешнего подогрева.

Третья ступень – стабильная самоподдерживающаяся реакция, выделяющая больше энергии, чем потребляет.

Только после прохождения этих трех ступеней можно будет считать завершенным первый этап (НИОКР) и переходить ко второму – опытно-промышленному.

 Третий же и четвертый - коммерчески эффективная и конкурентоспособная термоядерная станция- пока не видны даже на горизонте.

 Делаем выводы?

 - Реактор ITER в своей работе должен  повторить все процессы, которые вырабатывают энергию на Солнце, -  продолжает наш разговор профессор Острецов. - Два изотопа водорода, дейтерий и тритий, нагреваются до сверхвысоких температур, превращаясь в высокотемпературную плазму. Затем на плазменный шнур, находящийся в центре активной зоны реактора, воздействуют сильнейшим магнитным полем, заставляя этот шнур сжиматься. Ядра двух изотопов водорода сталкиваются и соединяются в ядро более тяжелого элемента, испуская при этом нейтрон, движущийся с огромной скоростью, который передает выделившуюся энергию в виде своей кинетической энергии, которую  как будто бы можно преобразовать в тепло.

Но эксперименты идут по сей день.

А нефть скоро  закончится

    По оценкам Геологической службы США, потребление угля в мире возрастает ежегодно на 4,5%, а рост мировой добычи нефти способен продержаться не более 20 лет. Так что отдаленные прогнозы окончания эпохи ископаемого углеводородного топлива, сделанные на основе уровня текущего потребления человечеством, начинают  очень быстро  сокращаться.

К несомненным плюсам управляемого термоядерного синтеза следует отнести -  цитируем  из брошюры по прославлению  проекта термоядерного реактора - неограниченные запасы топлива и невозможность монополизации его добычи (если иметь в виду дейтерий и тритий), безопасность в аварийных ситуациях (охладившаяся плазма  исчезает). Немаловажно и существенно меньшее радиоактивное загрязнение конструкций и ничтожно малое количество радиоактивных отходов (при полном отсутствии долгоживущих изотопов), соответствие критерию нераспространения ядерно-оружейных материалов.

 Но есть много минусов.

  -К минусам можно  отнести  множество пока еще не решенных научных и инженерных проблем,  -уверен  профессор Острецов.-  А также концептуальные проблемы с топливом. Дейтерий-тритиевая реакция заведомо неэффективна, а до освоения безнейтронной реакции на гелии-3 и в переносном, и в прямом смысле далеко как до Луны. Есть  неясность в рентабельности производства электроэнергии, невозможность создания термоядерной электростанции малой мощности,  есть проблемы с поддержанием стабильности производства электроэнергии заданного уровня мощности и частоты.

Не говоря о запредельной цене! За  несколько лет затраты на сооружение термоядерного реактора, как  было замечено выше,  увеличились  в разы!

Цена растет: конца не видно

  На участие в проекте ITER  первоначально подписались многие  страны: Индия, Китай, Корея, Казахстан, США, Канада Япония, страны Евросоюза.  Некоторые страны уже вышли из проекта. Предполагалось, что бюджет проекта не превысит 5 миллиардов долларов. Однако по мере работы над проектом его стоимость росла и РАСТЕТ. К лету 2008 года бюджет проекта вырос на 30 процентов по сравнению с первоначальным.  а сегодня точно оценить, сколько денег необходимо потратить на строительство ITER, не представляется возможным. Каждое из государств, участвующих в проекте, ведет собственную бухгалтерию. Соединенные Штаты  в 2008 году вообще отказались финансировать все дальнейшие разработки, связанные с ITER. И вышли из проекта (на время).

Растет и число технических проблем, которые  ждут решения.

  -Еще одной проблемой, мешающей полноценному изучению плазмы, является несовершенство материалов, из которых изготовлен тор ("бублик") токамака, -считает  профессор Игорь Острецов. -  В ходе реакций термоядерного синтеза во внутренние стенки тора постоянно летят высокоэнергетические нейтроны. Большинство веществ не выдерживают такой бомбардировки, а промышленный термоядерный реактор должен работать многие годы.

Но есть много  других технических проблем. Размеры реактора  уже  даже менялись. Это произошло на рубеже XX-XXI века, когда США вышли из проекта, а оставшиеся поняли, что бюджет ITER (к тому моменту он оценивался в 10 миллиардов долларов) слишком велик. От физиков потребовали уменьшить стоимость установки. А сделать это можно было только за счет размеров. Руководил "реставрационными" работами  французский физик Роберт Аймар, который прежде работал на токамаке Tore Supra в Кадараше. Таким образом, внешний радиус плазменного тора был сокращен с 8,2 до 6,3 метра.

И это  далеко не единcтвенные метаморфозы в международном  проекте ITER.

   Парламент ЕС против

   Идем дальше. 10 ноября  2012 года премьер-министр Франции Жан-Марк Эйро подписал государственный указ, разрешающий Организации  ITER строить базовую ядерную установку.

   Появление  этого документа произошло в результате огромной работы, выполненной и Организацией ITER, и властями Франции. Почти  30 месяцев проект  внимательно рассматривался различными группами и комитетами, анализировался экспертными группами, а также проходил общественные слушания. Каждая гайка и каждый болт установки были тщательно исследованы. Все эти процессы не были простыми формальностями...Они были обязательными по двум причинам: в связи с необходимостью удовлетворить требования надзорных органов Франции, и в связи с тем, что на Организации ITER лежит большая ответственность  : вышеназванная  конструкция  является первой термоядерной установкой.

Но Европейский парламент вдруг  отказался одобрить план государств - членов ЕС по перечислению   очередного "транша" - из текущего бюджета Евросоюза на покрытие возросших расходов многомиллиардного проекта Международного термоядерного экспериментального реактора ITER. По словам Мишеля Клессенса, представителя директората Европейской исследовательской комиссии, «Совет министров дал нам зеленый свет, но парламент отказал в последний момент; теперь комиссия выдвинет предложение по бюджетированию ITER в следующем году».

 Генеральный директор ITER Осаму Мотодзима тем не менее  продолжил обсуждение проекта с официальными лицами Евросоюза, охладевшими к проекту  в условиях экономического кризиса. Цель  переговоров - спасение проекта, попавшего под огонь критики за свою высокую стоимость, которая возросла в три раза с 2006 года - с 6 до 18 миллиардов евро.

Но реактор должен был быть построен к 2020 году. Евросоюз, который на старте проекта взял на себя обязательство покрыть 45 процентов всех расходов (сегодня цифра увеличилась до 50 %), заявил, что его доля возросла почти на  2 млрд. евро.

Критики проекта в Евросоюзе утверждают: нецелесообразно так много инвестировать в энергетический сектор, учитывая, что эффект для кошелька рядового потребителя появится  совсем нескоро.

Памятка ученым

 Каждый третий человек в мире живет без электричества

У каждого пятого нет доступа к чистой питьевой воде

2,8 миллиарда человек живут  на 2 доллара в день

Ежедневно 30 00 детей умирают от голода и нехватки медицинской помощи

 И токамафия  на связи

  -Физика плазмы - достаточно молодой пока раздел физики,  - считает  доктор  технических наук, профессор Борис Осадин. - Отношение к ITER с академической точки зрения - это не вопрос пристрастия или антипатии к чему-либо или кому-либо, а продолжение спора о стратегии развития физики плазмы, которая (не в ближайшие годы, но в отдаленном будущем) может оказаться единственной энергетической надеждой человечества. Спор этот возник не вчера, а продолжается, по крайней мере, с начала 60-х  годов   прошлого столетия, когда стало ясно, что кавалерийскими наскоками "усмирить" высокотемпературную плазму не удастся.  Ученый  Лев  Арцимович был далеко не единственным, кто, проанализировав экспериментальные данные, засомневался в возможности удержания плазмы магнитным полем. Для  Арцимовича  это было  большим ударом!

    И многие из тех, кто занимался изучением плазменных ускорителей, также поняли, что динамика реальной плазмы не укладывается в рамки теоретических монографий.

 -Те, кто строит токамаки - а их строят уже во многих странах - в совокупности та же ТНК,  -  продолжает профессор Осадин. - И ее иначе как "токамафией" в МАГАТЭ не называют. Но в частных беседах. А официально - поддерживают, ибо всякая активность в области термояда укрепляет международный авторитет МАГАТЭ.

Из досье

Лев  Арцимович, советский физик-ядерщик (25.02.1909 -01.03.1973 г.). Мировую известность   принесли работы в области управляемого термоядерного синтеза. В 1953 году получил Государственную премию СССР за разработку метода электромагнитного разделения изотопов. Под его руководством была создана первая в мире модель термоядерного реактора «Токамак».

 Заметки на полях

Общий вес реакторной части ITER составляет  более 30 тыс. т., из них 20 тыс.т должны находиться в криостате. Разместить реактор предполагается в котловане диаметром 40 м и глубиной 50 м.

Научно-технический совет в Минатоме

    Но как в этот громкий международный  проект затесалась  матушка-Россия  с ее  высокими атомными технологиями?

   Перенесемся в 1997 год. Первое публичное рассмотрение проекта ITER  в России состоялось на заседании  Научно-технического  совета (НТС)  Минатома 31 марта 1997 года. Докладчики рассказали об отдельных системах реактора. Среди докладчиков  был  "отец"  ITER  в России академик Евгений  Велихов. Он заверил, что как только термоядерный  реактор заработает, экспериментальная информация начнет поступать через Интернет в заинтересованные лаборатории и университеты  стран мира.

Министр  Виктор  Михайлов ( прозвище "Ястреб")  в ход заседания не вмешивался.  Но он был очень хмур. Сбой в заседании был единственный. Это когда академику  Велихову был задан вопрос о вероятности того, что в ITER действительно загорится термоядерная реакция с положительным выходом энергии. Вместо академика Велихова ответил академик Кадомцев, оценивший точность проектных расчетов в 30%: при +30% все, мол, будет хорошо, а при -30% - все плохо. И  НТС Минатома рекомендовал правительству РФ присоединиться к проекту ITER.  Рекомендация НТС была принята правительством РФ как руководство к действию.

Так Россия попала в этот громкий международный проект. И понесла  туда свои денежки.

Обещания академика Велихова

   Полистаем  подшивки старых  газет. "Аргументы и факты",  октябрь 2004 года.

"Если международное сообщество примет решение о строительстве первого опытного реактора ITER, проект которого уже готов, - заявил академик  корреспонденту "Аргументов и фактов", - через 10 лет он будет построен, еще через 10 лет можно будет начинать проектирование первой настоящей термоядерной электростанции. Если к 2030 году  она будет построена, за ней последуют и другие... Научных проблем здесь больше нет. Только инженерные".

 Похоже, Велихов  начисто запамятовал о том, что обещал в 1975 году. Если предположить, что с помощью  молодильных яблок  академик  Велихов и в 2030 году  сохранит свое отличное здоровье, то какие сроки строительства  последующих термоядерных электростанций он назначит тогда?  

Читаем интервью с академиком Велиховым дальше.

"...Идею... предложил еще Тамм аж в 1938 году!.. Пришлось создавать новую науку - физику плазмы. Первый крупный токамак был построен в России. С опозданием на неделю запустили свой токамак и США. Исследования нелинейного поведения плазмы заняли четверть века и стоили миру больше 30 миллиардов долларов... В 1985 году  я  предложил Михаилу Горбачеву обсудить с  Франсуа Миттераном идею международного строительства первой термоядерной станции, пока что опытной. Миттеран загорелся идеей и в свою очередь поговорил об этом с  Рональдом Рейганом. Тот тоже возбудился...".

А  вот слова из интервью  академика Велихова "Новой газете" (28.03.2008 г.). Оно было опубликовано под заголовком "Без термояда в России делать нечего". В качестве ключевой мысли интервью газета выделила следующие слова академика: " И чтобы добывать и экспортировать нефть, достаточно 20 млн. населения. Но я уже знаю, чем занять остальных".

-Отдавая предпочтение национальным научным программам, за последнее десятилетие Конгресс США не раз рассматривал вопросы, связанные с международным проектом ITER¸-  продолжает   профессор Борис  Осадин.-  Многие и в США сомневаются в целесообразности рытья котлована и считают, что, спекулируя на озабоченности самых разных стран своим энергетическим будущим, Международная команда ITER преследует чисто корпоративные цели. Не пора ли и российским законодателям, то есть Госдуме и Совету Федерации, через свои профильные комитеты хотя бы попытаться разобраться в российской программе плазменных исследований (есть ли она, какие цели преследует), в подготовке соответствующих специалистов, в плюсах и минусах присоединения к ITER, в свободе научной дискуссии по этой проблеме и, конечно, в ее финансовой стороне?

Но ни Государственную думу, ни Совет Федерации РФ  эти вопросы почему-то не волнуют, как, впрочем, и провальные проекты Госкорпорации "Росатом", включая  реакторы на  быстрых нейтронах, плавучую атомную станцию "Академик Ломоносов",  опасные  мокрые градирни на Ленинградской атомной станции, эксперименты с увеличением мощности  древних ядерных реакторов  и многое  другое!

Что в итоге?

Факт

Доля России в сооружении экспериментального термоядерного реактора в Кадараше составит 10 % от общих затрат на реализацию всего международного проекта.

Почти послесловие

  В декабре 2012 года руководством ITER был подписан гражданско-правовой договор с французско-испанским консорциумом VFR на строительство комплекса зданий токамака.

По состоянию на май 2013 года  завершены работы по созданию железобетонного фундамента под реактор. Возводятся стены котлована. К августу 2013 года подготовлена площадка для горячей камеры токамака.  Еще   построены два вспомогательных здания и энергетическая подстанция.

 Но хорошо, что  хотя  бы строить  это чудо  в термоядах начали во Франции, а не в Японии: Фукусима все еще дымится! Вот японцам очень не хватает и такого сюрприза! Но как же Япония дралась за то, чтобы ITER возводился в  Стране Восходящего солнца!

 А опыт  меньшего экспериментального термоядерного  реактора, запущенного в 1983 году  в Оксфорде,  показал : реактор  произвел лишь 70% энергии, потраченной на его запуск.  Потом он просто выдохся... Неужели даже этот красноречивый пример  ничего не значит?

Вот и ветеран проекта "Манхеттен" Уильям Паркинс заявляет о том, что идея ядерного слияния  пока еще  окружена множеством нерешенных инженерных проблем.

Значит, многомиллиардные термоядерные  эксперименты  будут продолжаться? А потом все это уйдет в  трубу?.. Готовим дрова, солому и оливковые косточки?

  Как сказал бы ироничный Курт Воннегут  своим "слегка телеграфно-шизофреничным стилем":" Вся Вселенная с ужасом смотрит на землян".