За десятками прямых эфиров и селфи с африканскими и арабскими гостями с ЭКСПО как-то померкла главная информация - что представляют на выставке достижений энергетики будущего отечественные ученые. Наших стендов не много, но они есть, правда очень скромно выставлены на первом этаже сферы «Нуралем».
Посетители в спешке к лифту в небеса просто пробегают мимо этого информативного павильона. А зря - здесь много интересных разработок, которые в отличие от интерактивных игр и тренажеров могут реально спасти нас в будущем от вымирания.
Это роторные ветровые турбины, ветроустановки, минигэс, системы по газочистке, ну и пожалуй самый главный объект - макет казахстанского термоядерного реактора - токамак, который тоже довольно тихо был открыт в канун ЭКСПО в Курчатове.
Само cлово «токамак» - это аббревиатура от «тороидальной камера магнитная» - просто создатели установки заменили в конце «г» на «к», чтобы не вызывать ассоциаций с чем-то магическим. Хотя, магического и непонятного в этом изобретении для простого человека не мало.
Прародителями токамака считаются советские ученые Тамм и Сахаров - именно они доказали, что реализовать управляемый термоядерный синтез можно с помощью магнитного удержания горячей плазмы. С 50-х годов этой разработкой начали заниматься в Курчатовском институте. Первые токамаки были созданы в 1954–1960 годах, но только в 70-х был достигнут необходимый технический уровень.
В 1988 на Женевской встрече сверхдержав Генеральный секретарь КПСС Михаил Горбачев заявил о разработке реактора будущего, после чего началась совместная международная программа по проектированию первого экспериментального реактора-токамака во Франции ITER.
В Казахстане же запущен экспериментальный токамак в рамках программы «АТОМ-СНГ». В его работе принимают участие Национальный ядерный центр, Институт ядерной физики, «Промэнергопроект» и «Казэлектромаш», Научно-исследовательский институт экспериментальной и теоретической физики Казахского национального университета имени Аль-Фараби, российские Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований, Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры имени Ефремова, Физико-технический институт имени Иоффе, Национальный исследовательский ядерный университет «Московский инженерно-физический институт», Томский политехнический университет, Всероссийский научно-исследовательский институт токов высокой частоты, «Красная Звезда».
- Токамак, является наиболее эффективным реактором с точки зрения получения электрической энергии с положительным коэффициентом полезного действия, - рассказал мне на ЭКСПО директор ООО"Томские управляющие системы" Константин Байструков, - Если проект докажет свою успешность, то он будет признан неисчерпаемым и возобновляемым источником энергии, поскольку использует в своей работе наиболее распространенные на земле элементы водород и гелий.
- Чем будет заниматься казахстанский токамак?
- Сам проект начинался с 1998 года, и только в 2010 произвели первый тестовый запуск, на его основе потом произошли доработки, закупка новых материалов, постройка новых систем. И вот 9 июня в канун ЭКСПО произвели первый этап физического запуска.
Курчатовский токамак будет заниматься исключительно исследованиями - поскольку основной проблемой термоядерных установок является применение самого материала в реакторе, он должен быть устойчивым к воздействию высокотемпературной плазмы.
Ваш токамак входит в международную программу исследования термоядерных установок, поэтому все результаты и отчеты по выбору материалов будут учитываться при строительстве других реакторов. В частности, во Франции уже началось строительство демонстрационного токамака. Французы посвятили этому событию большую часть своего павильона на ЭКСПО-2017, которая в целом очень комплексно представляет мировые тенденции в поиске надежных и неисчерпаемых источников энергии.
- А чем термоядерный реактор отличается от атомного?
- Термоядерная установка в отличие от атомной основывается на принципе синтеза легких элементов, а не на делении тяжелых – урана и плутония. Атомный реактор опасен даже не возможными авариями, а накопленными ядерными отходами, которые потом надо утилизировать и именно они создают проблему облучения. В термоядерных установках таких отходов нет.
Помимо этого в атомных реакторах используют ядерное топливо, которое на земле заканчивается, как известно уран не является возобновляемым источником, а в термоядерной установке главный источник, по сути, вода.
Инициализация термоядерного синтеза осуществляется путем разогрева плазмы с помощью электричества. Это такие электромагнитные процессы взаимодействия веществ, когда частицы при разогреве достигают термоядерных параметров.
Сам токамак относится к классу большой энергетики, который призван заменить крупнейшие атомные станции, гидроэлектростанции и тепловые. Мощность самых больших ГЭС 200-300 мегаватт, а тот же научный реактор в Курчатове дает 120 мегаватт.
- Термоядерный реактор дороже атомного?
- Построить установку промышленного масштаба, как во Франции, одной стране невозможно - это очень дорого, дороже чем строительство атомного реактора, потому что элементы токамака включают очень затратную энергию - система откачки и подачи воды, получение вакуума, система электропитания и нагрева плазмы, все конструкции в инженерном плане очень сложные.
Десять лет назад этого бы еще не построили, потому что не было таких материалов и оборудования. Могу сказать про установку ITER, которую строят во Франции. Это будет первый демонстрационный токамак, точный эффект предсказать пока никто не возьмется, но ожидаемая выходная мощность должна превышать затрачиваемую в 10–15 раз.
Насколько я знаю строительство оценивается в 13 миллиардов долларов. В проекте принимают участие Евросоюз, Индия, КНР, Россия, США, Южная Корея и Япония.
- С точки зрения безопасности, что вы можете сказать про эксплуатацию токамака?
- Потенциальный принцип действия токамака безопасный, потому что тут используют инертные газы, которые ионизируются, энергия выделяется, конечно. Но при отсутствии магнитного поля плазма превращается в быстро летящие частицы и их не много - то есть материала, который может привести к взрыву, нет. Проще говоря установка работает по принципу велосипедного насоса, качнул идет энергия, остановился процесс тоже встал.
Токамак не выделяет никаких вредных веществ – ни химических, ни радиоактивных. В случае возможной аварии он менее опасен, чем атомный реактор, и не намного опасен, чем станция на угле.
- Ну и все-таки почему из всех существующих альтернативных источников энергии ученые остановились на термоядерном синтезе?
- Чтобы жизнь на земле не зависела от источников энергии и продолжалась нужно продвигать эту идею. Потому что в природе термоядерный процесс проходит, на звездах, на солнце и на земле тоже можно осуществить эту реакцию. Термоядерные бомбы же делают.
- А почему сначала была изобретена термоядерная бомба, а потом только этот синтез решили применять в мирных целях?
- Ну, это уже политика. Создать бомбу проще, она ведь не управляемая энергия, взорвалась и рассеялась, а реактором надо управлять и это уже гораздо сложнее.
- Что даст Казахстану исследовательский токамак?
- Для Казахстана строительство такой установки это, конечно, большая польза и взаимодействие в мировым ученым сообществом. Но тут возникает другая проблема – нехватка кадров. В Курчатове работают ученые, которые там еще с советских времен остались, хотя есть выпускники Семипалатинского, Усть-Каменогорского университетов, Алматинских и Астанинских технических вузов.
Вам очень важно подготовить больше своих специалистов ядерщиков и атомщиков, тогда дешевле и легче будет экономически эксплуатировать такие установки. Однозначно, чем новых источников энергии будет больше, тем богаче будет страна.
Полина Шиманская, специально для Матрица.kz
Просмотров материала: 3 305
