Управляемый термоядерный синтез: когда ждать ITER

Термоядерная энергия — это святой Грааль энергетики. Неограниченное топливо из морской воды, нет радиоактивных отходов, нулевой риск аварий. Звучит идеально. Но почему это до сих пор не работает?

Что такое термоядерный синтез?

В обычных АЭС расщепляют тяжёлые ядра урана (деление). В термоядерном реакторе, наоборот, сливают лёгкие ядра водорода (синтез). При этом выделяется энергия — та же, что питает Солнце.

Топливо: дейтерий (из воды) и тритий (производится из лития). Одного литра морской воды хватит на энергию бочки нефти.

Проблема: как удержать 150 миллионов градусов?

Чтобы водород начал сливаться, нужно нагреть его до 150 миллионов °C. При такой температуре любой материал испаряется мгновенно.

Решение: магнитное удержание. Плазму (раскалённый газ) держат в «магнитной бутылке» — мощные магниты не дают ей коснуться стенок.

Самая популярная конструкция — токамак (тороидальная камера с магнитными катушками). Придумали в СССР в 1950-х.

Проект ITER: термояд на грани реальности

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) — крупнейший термоядерный реактор в истории. Строится на юге Франции с 2010 года.

Параметры ITER

• Диаметр: 30 метров
• Высота: 30 метров
• Вес магнитов: 10 000 тонн
• Температура плазмы: 150 миллионов °C
• Мощность: вложить 50 МВт → получить 500 МВт (коэффициент 10)

Это первый реактор, который произведёт больше энергии, чем потратит на запуск.

Участники проекта

ITER — международный проект: ЕС, США, Россия, Китай, Индия, Япония, Южная Корея. Бюджет: ~€20 миллиардов.

Когда запустят?

• 2025: сборка завершена (первоначально планировалось на 2020)
• 2035: первая плазма
• 2040-е: выход на полную мощность

Задержки связаны с технической сложностью: это самая сложная машина, когда-либо построенная человечеством.

Альтернативы ITER: частные проекты

Пока ITER строится, стартапы пытаются обогнать его:

Commonwealth Fusion Systems (CFS, США)

Компактный токамак SPARC мощностью 140 МВт. Используют новые высокотемпературные сверхпроводники. Обещают первую плазму к 2027 году.

TAE Technologies (США)

Работают над синтезом водорода с бором (без нейтронов, без радиоактивности). Пока далеко от коммерциализации.

Tokamak Energy (Великобритания)

Компактные сферические токамаки. Планируют прототип электростанции к 2030-м.

Китай: CFETR

Китайский «токамак инженерного синтеза» — прямой конкурент ITER. Запуск планируется к концу 2030-х.

Проблемы термояда

1. Удержание плазмы: нужна идеальная стабильность магнитного поля
2. Материалы: стенки камеры бомбардируются нейтронами и разрушаются
3. Тритий: его нужно производить прямо в реакторе (из лития)
4. Экономика: пока неясно, будет ли термояд дешевле обычных АЭС

Когда термояд станет реальностью?

Оптимистичный прогноз: 2040–2050 годы для коммерческих станций.

Реалистичный прогноз: 2050–2070 годы.

Пессимистичный прогноз: ещё 30 лет до «ещё 30 лет» (шутка физиков: термояд всегда в 30 годах от нас).

Нужен ли нам термояд, если есть АЭС?

Да, потому что: - Топлива хватит на миллионы лет (дейтерий из океана) - Нет долгоживущих отходов (активность падает за 100 лет, а не 10 000) - Физически невозможна авария: плазма гаснет мгновенно при любом сбое

Но пока термояд не работает, обычные АЭС — лучшее, что у нас есть.

Вывод

ITER — это не фантастика, это реальный проект, который уже строится. Термоядерная энергия станет реальностью, но не раньше 2040-х. До тех пор атомное деление (классические АЭС и ММР) остаётся самым чистым и надёжным источником энергии.

Следите за новостями ITER — это одно из самых амбициозных достижений человечества. Если получится, мир изменится навсегда.