Почти незамеченным прошло важнейшее событие, которое приближает абстрактную науку к конкретной экономике. Китай завершил строительство крупнейшего в мире термоядерного магнита, преодолев одно из ключевых препятствий на пути овладения технологией управляемого термоядерного синтеза, сообщает Global Times.
Как пишет издание, Китай сообщил об изготовлении двух ключевых сверхпроводящих магнитов для термоядерного реактора. После успешных испытаний устройства признаны полностью готовыми к использованию в будущей экспериментальной установке.
Оба магнита полностью созданы на китайской технологической базе — от сверхпроводящих материалов до сложнейших производственных процессов. По данным разработчиков, успешное создание магнитов закрывает около 80% наиболее сложных инженерных задач проекта. Следующий этап — сборка реактора и длительные испытания.
Китай рассчитывает завершить строительство экспериментального реактора в 2027 году, а первые демонстрации выработки термоядерной энергии ожидаются примерно к 2030 году.
Китайский Институт физики плазмы Академии наук в Хэфэе дополнил подробности. Завершены испытания магнитной системы для удержания плазмы проектируемого термоядерного реактора нового поколения CFETR, который планируют ввести в эксплуатацию в районе 2030 года. Речь идёт о магнитах двух типов: во-первых, магнита тороидального поля, а во-вторых, центрального соленоида.
Магниты тороидального поля необходимы для создания магнитного поля, удерживающего раскалённую до 100 миллионов градусов плазму внутри реактора. Всего в реакторе CFETR будет шесть таких магнитов с массой в 582 тонны каждый. Центральный электромагнит-соленоид нужен для того, чтобы создавать переменное магнитное поле, порождающее в плазме реактора электрический ток — по сути, здесь работает тот же принцип, что и в беспроводных зарядках для мобильных телефонов.
Оба типа магнитов являются ключевыми и, пожалуй, наиболее сложными с технологической точки зрения компонентами термоядерных реакторов. Китаю удалось преодолеть основное технологическое препятствие к строительству своего реактора, который претендует на то, чтобы стать первым термоядерным реактором, способным производить и выдавать в сеть энергию термоядерного синтеза: аналогичный международный проект ITER, который планируют запустить в 2035-м году, также должен реализовывать выделение энергии, но её отбор и коммерческое использование не предусмотрено, это планируется реализовать в следующем поколении реакторов с рабочим названием DEMO.
Завершены испытания магнитной системы для удержания плазмы проектируемого термоядерного реактора нового поколения CFETR.
Линейка проектов ITER-DEMO реализуется международным проектом в составе США, ЕС, России, Китая, Индии, Японии, Канады, Южной Кореи, Австралии, Казахстана и других стран.
Управляемый термоядерный синтез является давней мечтой энергетиков всего мира прежде всего из-за практически неисчерпаемых запасов термоядерного топлива: из имеющихся на Земле запасов тяжёлого изотопа водорода, дейтерия, можно произвести энергию, которой человечеству при нынешних темпах энергопотребления хватит примерно на 25 миллиардов лет.
Надо сказать, что Китай готовит переворот. Уголь и нефть превратятся в сырьё для химии, потребление солнечной энергии станет совершенно нерентабельным, ветряки тоже.
Вообще, даже если дешёвая энергия появится только в Китае, это перевернёт мировое потребление и производство. С тем же Китаем невозможно будет конкурировать в любом энергопотребляющем продукте.
Существующие гигантские энергосистемы решают проблему транспортировки энергии на огромные дистанции. Всё это готовит переворот, который может случиться уже в 40–50-е годы нашего века. И к нему надо готовиться уже сейчас. Скажем, вдруг окажется, что наш сибирский энергетический уголь везти просто некуда.
Однако не всё так радужно. Дешёвая энергия рикошетом ударит и по самому Китаю, которому придётся закрывать целые отрасли, ставшие нерентабельными или ненужными. Поэтому скорее всего надо ждать, что Пекин будет разумно растягивать запуск, чтобы всех опередить, но не слишком рано. Пусть весь мир вначале раскупит китайские солнечные панели и накопители энергии, пока они не стали ненужными.
Дешёвая энергия рикошетом ударит и по самому Китаю, которому придётся закрывать целые отрасли, ставшие нерентабельными или ненужными.
Есть и экологический аспект. Уменьшение сжигания углеводородов сократит парниковый эффект, но как замечает наш научный эксперт Игорь Кузнецов:
— По мере развития получения энергии от термоядерных реакторов нынешнее глобальное потепление покажется настоящей мелочью.
Сейчас есть некий баланс поступающей солнечной энергии, её запасания в растениях и излучения. А если мы добавим огромное количество энергии «из ниоткуда», да ещё и дешёвой (что будет стимулировать её потребление), баланс полностью нарушится и планетное излучение может не справиться. По крайней мере таких экспериментов никто не проводил, а о цифровых моделях пока не слышно.
— Сейчас мы на Земле используем только энергию Солнца и полезных ископаемых (ядерная энергия тоже дополнительно к Солнцу идёт, но её относительно немного, и мы ограничены запасами урана). А термояд даст дополнительный огромный приток энергии, который после использования станет теплом (энтропия) и вот это и нарушит тепловой баланс планеты. Отдавать излишнее тепло в окружающий космос Земля может только излучением — и объём этой отдачи при существующей температуре окружающей среды ограничен, — считает Кузнецов.
Но время на размышление у человечества ещё есть. Сегодня во всех существующих и проектируемых термоядерных реакторах, включая CFETR, ITER и другие проекты, в качестве топлива планируют использовать смесь дейтерия и ещё более тяжёлого изотопа водорода, трития, который в природе не существует и который приходится получать искусственно, что делает его и вырабатываемую из него энергию гораздо дороже.
Изучаются возможности производства трития из лития непосредственно в термоядерных реакторах в ходе их работы, и это одно их ключевых направлений, которое планируют изучать в рамках проекта ITER.
Другой путь — переход к реакциям, для которых не нужен тритий, вроде реакций на чистом дейтерии или смеси дейтерия и гелия-3, но такие реакции требуют существенно более высоких температур и более мощных магнитных полей для удержания более горячей плазмы.
Китайские технологические достижения показали, что промышленные перевороты иногда оказываются гораздо ближе, чем кажется. И они потребуют не только экономических, но и философских решений. Мир может оказаться разделён на зоны по цене энергии, что повлечёт за собой гигантский цивилизационный раскол.
Как в 30-е годы прошлого века учёные решили, что не должно быть монополии на владение ядерным оружием, так и сейчас надо определиться с судьбой и статусом управляемого термоядерного синтеза.
Сергей Дмитриев
