Новости страны и мира Реалии дня

Энергия будущего – все ближе к реальности

Мы много слышим о том, что необходимо переходить на альтернативные источники энергии – ведь запасы углеводородов когда-нибудь закончатся, энергия ветра и солнца маломощная, а энергия атома слишком непредсказуема и опасна. И вот буквально на днях сотрудники Национального ядерного центра Курчатова сделали огромный шаг к достижению этой цели – состоялся физический запуск установки ТОКАМАК, приближающий человечество к получению безопасной, мощной энергии будущего из практически неиссякаемого источника.

Строительство казахстанского материаловедческого токамака КТМ завершилось в 2019 году, и 20 ноября состоялся физический пуск установки, доказавший ее работоспособность.

Почему же специалисты Научного ядерного центра называют это ни больше ни меньше историческим событием? Сам КТМ – это первый в мире специализированный токамак, предназначенный для испытания материалов будущей термоядерной энергетики. И реализация физического пуска установки – ответственный этап, позволяющий начать работы по выводу КТМ на полномасштабные параметры работы.

– Это стало нашим большим достижением, большой победой, – отметил генеральный директор Национального ядерного центра Республики Казахстан Эрлан Батырбеков. – Что стало в принципе возможным благодаря тому, что в начале года токамак был передан с баланса Министерства энергетики на баланс Национального ядерного центра, и мы завершили самостоятельно за свой счет все необходимые пусконаладочные работы. Значимость этого события в том, что с физическим пуском и завершением ввода в эксплуатацию Казахстан вошел в небольшой клуб тех стран, которые обладают передовыми научно-техническими установками, главная задача которых – продвижение и развитие технологии управляемого термоядерного синтеза.

Это событие важно не только для Казахстана, но и для всего мирового сообщества, подчеркнул Эрлан Батырбеков. Ведь за последние 10 лет не было ни одного запуска установки токамак такого уровня. В 2009 году состоялся физический пуск токамака «Глобус» в Российской Федерации, но он в 3-4 раза меньше казахстанского. А в ближайшие пару десятков лет на платформе нашей установки начнет работу крупномасштабный проект токамака ITER во Франции. И с освоением управляемого термоядерного синтеза человечество получит фактически неиссякаемый экологически чистый источник энергии.

– Поскольку участие в создании энергии принимают изотопы водорода – это фактически океаны воды, бесконечный, неисчерпаемый источник энергии, – пояснил Эрлан Батырбеков. – Во время работы токамака, во время управляемого термоядерного синтеза не нарабатываются долго живущие радиоактивные изотопы, то есть даже в случае аварии ситуация вне токамака остается безопасной и экологически чистой.

Стоит отметить, что токамак был одним из центральных экспонатов выставки ЭКСПО-2017, ведь темой мировой выставки была энергия будущего. А энергия будущего – это управляемый термоядерный синтез.

Что такое ТОКАМАК?

ТОКАМАК – это аббревиатура, созданная советскими учеными и принятая для определения во всем мире. Расшифровывается как тороидальная камера с магнитными катушками, термин был введен учеником Игоря Курчатова. Сама программа была принята в 1953 году, и СССР стал родоначальником программы по освоению управляемого термоядерного синтеза. Основные отличия казахстанского материаловедческого токамака от аналогов – наличие транспортно-шлюзового устройства, позволяющего проводить замену исследуемых материалов без нарушения вакуума в установке. Всего подобные работающие установки в мире находятся лишь в 10 странах, и казахстанская – передовая и уникальная. К тому же самая бюджетная – стоимость проекта 7,4 миллиарда тенге.

Создание казахстанского токамака было инициировано Первым Президентом Нурсултаном Назарбаевым в результате обсуждения вопросов развития науки в Казахстане с академиком Российской Академии наук Е.П.Елиховым. Решение о начале реализации инвестиционного проекта было принято Распоряжением Премьер-министра РК от 22 июля 1998 года. Проектирование и изготовление установки началось в 1999 году, а реализация проекта затянулась на 20 лет.

– Идея проекта заключается в том, чтобы создать уникальную электрофизическую установку, на которой будут проводиться эксперименты по изучению воздействия высокотемпературной плазмы на различные материалы. Из которых в дальнейшем планируется создание ответственных узлов и комплектующих для будущих термоядерных реакторов, – раскрыл суть начальник управления НЯЦ Денис Зарва.  

В период с 2008 по 2010 гг продолжался монтаж установки КТМ на штатном месте, а также монтаж основных технологических и инженерных систем. А в 2011-2013 годах работы вынужденно остановились из-за отсутствия средств, и судьба проекта была неопределенной. Кроме того, из-за уникальности и технологической сложности работы приходилось дорабатывать проектную документацию. Все препятствия были преодолены при поддержке Министерства энергетики, проект презентовали на мировой выставке ЭКСПО-2017. В 2019 году комплекс КТМ передали на баланс РГП НЯЦ РК, все пусконаладочные работы завершили за счет собственных средств, ввели объект в эксплуатацию, и 20 января достигли запланированных показателей в ходе физического пуска.

– Поскольку запас углеводородов в природе ограничен, очередным шагом в энергетике становится атомная энергетика. Но опять же запас урана ограничен, и она чревата радиоактивными отходами, – рассказал Денис Зарва. – Другой базовый источник, к которому мы идем, экологически чистый и практически неиссякаемый – это энергия термоядерного синтеза. То есть там используются изотопы водорода, дейтерий и тритий. Дейтерия в мировом океане практически неограниченный запас, тритий будет вырабатываться в процессе реакции в самом реакторе. Таким образом проблема с топливом в этом плане будет решена.

Преимущества такого синтеза: выделяется в сто раз больше энергии, чем в атомном реакторе и в 10 миллионов раз больше, чем при сжигании органического топлива – угля и т.д.

То есть это то, что в будущем решит глобальные проблемы человечества – как экологические, так и энергетические.

Польза для мирового сообщества

Проект реализуется в г.Курчатов в том числе в поддержку программы создания международного термоядерного экспериментального реактора ITER.

Это будет первый реактор, который позволит продемонстрировать коммерческое получение энергии на основе управляемого термоядерного синтеза и строится он во Франции.

– Планируется, что в 2025 году они осуществят физический пуск – то, что сделали мы, – рассказал Денис Зарва. – И в 2035 году они перейдут уже к полноценному запуску мощности.

Установка ITER принципиально строится на базе установки типа токамак, размер теплового потока в токамаке КТМ аналогичен потоку в ITER. Казахстан, участвуя в глобальной программе по освоению технологий термоядерного синтеза имеет возможность получить эти технологии в будущем из первых рук.

Наталья Перцева