Термоядерный синтез Ядерные реакции в звездах Токамак Реакторная технология Холодный термоядерный синтез Атомные реакторы на быстрых нейтронах Топливо для реакторов на тепловых нейтронах

Более чем полувековые исследования по управляемому термоядерному синтезу на пороге решающего события - начала сооружения первого экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Ожидаемый успех ИТЭРа будет знаменовать переход к строительству демонстрационной термоядерной электростанции, за которой последует промышленное освоение термоядерной энергии.

В физической базе ИТЭРа, основанной на опыте десятков токамаков ведущих лабораторий мира, собраны результаты по удержанию плазмы, переходу в режимы улучшенного удержания, поведению плазмы в поверхностном слое, увлечению тока, нагреву электронов и ионов и т.д. Были разработаны коды для расчета многих процессов. Сегодня есть уверенность в том, что цели, сформированные в проекте ИТЭР, будут достигнуты.

В настоящее время в России рамках программы магнитного УТС ведутся работы, ориентированные на ИТЭР, а также на другие направления, называемые теперь альтернативными. Основная часть средств выделяется на обеспечение участия в ИТЭР, что ставит другие работы в тяжелое положение. Из-за недостатка средств остановлены крупнейшие токамаки мирового уровня: сверхпроводящий токамак Т-15 и токамак с сильным полем ТСП. Сейчас разрабатывается проект модернизации установки Т-15. Планируется отказаться от сверхпроводящей, дорогой в эксплуатации магнитной системы, ввести вытянутое сечение плазмы, дивертор, средства управления плазменным шнуром. Установка Т-15М моделирует ИТЭР в масштабе 0.25. Для конкретности, приведём некоторые примеры использования разных радионуклидов в атомных батареях.

В 1999 г. в Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН осуществлен пуск сферического токамака «Глобус-М». Этот токамак с геометрией плазмы, близкой к сферической, значительно расширяет возможности физических исследований. В нем обеспечивается устойчивость плазмы при малом поле и большом относительном давлении плазмы (0.25-0.3), что недостижимо в обычных токамаках. Он позволит провести первые в России исследования дивертора при тепловых нагрузках до 1 МВт/м3. Физика сферических токамаков очень интересна, однако перспектива их использования в качестве реактора вызывает много споров.

Основной конкурент токамака - стелларатор, представляет собой тороидальную ловушку, в которой плазма удерживается магнитными полями сложной конфигурации, подавляющими тороидальный дрейф. Отсутствие продольного тока устраняет ряд опасных магнитно-гидродинамических неустойчивостей, типичных для токамака. В этом состоит главное достоинство стелларатора. В свое время Принстонская лаборатория не смогла преодолеть технические и физические проблемы стелларатора и переключилась на токамаки. Последующие работы немецких физиков показали, что у стелларатора есть перспективы, хотя реактор на его принципе будет значительно больше токамака. Крупнейший стелларатор (LHD) построен в Японии, а сооружение еще большего (W7-X) будет завершено в 2011 г. в Германии.

Появившиеся в разные годы предложения по тороидальным ловушкам с левитирующими витками изучаются под руководством профессора А.И.Морозова в Московском институте радиотехники, электроники и автоматики. Новая комбинация открытых ловушек, использующих принципы псевдосимметрии, исследуется в Институте атомной энергии. В далекой перспективе это направление может представить интерес для синтеза D-3He.

Современные открытые магнитные системы исследуются под руководством академика Э.П.Круглякова в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН на установках многопробочной ГОЛ-З, газодинамической ГДЛ и амбиполярной АМБАЛ-М, наиболее простых в инженерном отношении для реакторов, но сложных в отношении удержания.

Сегодня лазер - неоспоримый лидер в работах по инерционному удержанию. В СССР исследования начались на многомодульной установке "Ангара-5-1", построенной в 1984 г. в филиале Института атомной энергии (теперь ТРИНИТИ) в Троицке

Проект ИТЭР, инициированный Россией и основанный на установке "Токамак", разработанной в Курчатовском институте, является результатом совместных усилий Европы, Японии, США и России. Несмотря на тяжелое положение науки с 90-х годов прошлого столетия Россия внесла достойный вклад в научную и инженерную проработку проекта. Успех проекта и ожидание интенсивного развития экологически приемлемой и безопасной термоядерной энергетики побудили Китай и Южную Корею присоединиться к проекту на фазе его реализации.
Атомные реакторы