28 июля во французской деревушке Сен-Поль-ле-Дюранс началось строительство первого в мире экспериментального термоядерного реактора «Токамак» на базе международного проекта ИТЭР (International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER). В проекте принимают участие страны ЕС, Россия, США, Япония, Южная Корея, Индия и Китай. При этом, Китай развивает собственную программу и строит долгосрочные планы на термоядерную энергетику.
Энергетика будущего
Отличие «Токамака» от обычных ядерных реакторов на действующих АЭС в том, что термоядерный реактор основан на ядерном синтезе, а не на распаде атомов. Физические процессы, создаваемые внутри «Токамака», аналогичны термоядерным реакциям, происходящим на Солнце.
Конструкция реактора представляет собой гигантскую катушку с пространством вакуума посередине. При подключении к электроэнергии внутри реактора образуется огромное магнитное поле, которое сталкивает ядра атомов друг с другом, что ведет к появлению плазмы и выделению большого количества тепловой энергии. Предполагается, что первая плазма будет получена на «Токамаке» к 2025 году. Мощность реактора будет составлять 500 МВт при том, что потребление самой плазмы не превышает 50 МВт.
Термоядерная энергетика — это энергетика будущего. Она имеет ряд безусловных преимуществ перед современными атомными станциями. Во-первых, за счет термоядерного синтеза выделяется в разы больше энергии на единицу массы ядерного вещества, чем в реакциях деления.
Во-вторых, термоядерные реакторы гораздо безопаснее, чем традиционные. Они не могут взорваться, повреждение реактора не приведет к его расплаву, так как в земных условиях термоядерная реакция должна поддерживаться сильным магнитным полем. Термоядерные АЭС, как и обычные атомные станции, обладают минимальными выбросами в атмосферу.
В Поднебесной будет свое «Солнце»
Китай наравне с другими странами-участницами проекта ИТЭР активно помогает создавать первый термоядерный реактор. На долю китайских подрядчиков приходится около 9% всех работ по проекту. Прежде всего, это поставка энергооборудования: высоковольтных подстанций, трансформаторов, систем постоянного и переменного тока.
При этом, Китай также реализует собственную программу по разработке термоядерного реактора. В 2018 году в городе Хэфэй, провинции Аньхой запустили экспериментальный реактор EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), созданный на базе советских разработок. Ученым из Аньхоя удалось удержать плазму при температуре 100 млн градусов Цельсия на целых 100 секунд. Пока что это мировой рекорд.
После успешного запуска экспериментального реактора EAST ученые из Юго-западного института физики совместно с Китайской национальной ядерной корпорацией (CNNC) построят еще один экспериментальный реактор HL-2M в Чэнду, провинции Сычуань, который позволит поддерживать термоядерную реакцию бесконечное количество времени и начать вырабатывать электроэнергию. Изначально планировалось достроить HL-2M в 2020 году, однако из-за пандемии коронавируса сроки могут быть сдвинуты.
Термоядерная гонка
Несмотря на то, церемония начала сборки реактора ИТЭР была исключительно дружественная и создавала атмосферу взаимовыгодного сотрудничества, на деле ситуация в скором времени может измениться. Если в ближайший год Китай действительно сам запустит полностью функциональный образец термоядерного реактора, то окажется на шаг впереди всего остального международного сообщества. Следующий этап — создание и запуск первой в мире промышленной термоядерной станции.
В настоящее время китайский промышленный реактор термоядерного синтеза (China Fusion Engineering Testing Reactor, CFETR) находится на стадии проектирования. Он будет уступать по мощности международной версии промышленного реактора DEMO, однако по срокам может быть построен гораздо раньше. Такой вариант развития событий вполне вероятен, ведь китайские ученые за 10 лет работы в проекте ИТЭР уже наверняка получили все необходимые компетенции. Возможность достаточного финансирования проекта со стороны китайского правительства и государственных корпораций также не вызывает сомнений, учитывая стратегическую важность проекта.
Слаженная работа под централизованным госуправлением внутри Китая может оказаться куда более эффективной и плодотворной, чем громоздкая система международного проекта, обремененная европейской бюрократией и межнациональными конфликтами интересов. Если Китай овладеет технологией термоядерного синтеза быстрее, чем другие страны, он больше не будет мировым импортером энергоносителей. Китайская экономика сможет самостоятельно удовлетворять огромные потребности в электроэнергии, что откроет для нее еще большие перспективы развития. Термоядерная энергия станет мощным геополитическим инструментом, который позволит Китаю занять более прочные позиции при переформатировании сложившегося энергетического ландшафта.
Денис Калинин/China Compass
