Ръкотворно Слънце ще грее планетата

Ако развитите държави прекратят глобалното противопоставяне и си стиснат ръцете за решаване на тежките проблеми на планетата, те могат да извършат чудеса в полза на хората. Могат например да създадат изкуствено Слънце, което ще реши веднъж и завинаги енергийния проблем на човечеството, създавайки практически неизчерпаем източник на евтина, чиста и безопасна енергия. И не само могат, но го правят. Става дума за най-значимия международен проект в момента - построяването на термоядрения реактор ИТЕР, за който в България не е известно почти нищо. Големият адронен колайдер (ускорител на частици) в ЦЕРН, за който толкова много се говори и у нас, е едно нищо в сравнение с новото грандиозно съоръжение. С него са ангажирани водещи изследователи и инженери от 35 държави и само измисленото от политиците противопоставяне, престъпно отклоняващо огромен ресурс за въоръжаване и съпроводено със санкции и хибридни глупости може да забави сроковете за реализирането му.
Проектирането на реактора от ново поколение с участието на Русия, САЩ, Япония, Китай, Индия, Южна Корея и Евросоюза е отнело над 20 години, след като през 1985 г. Рейгън и Горбачов се договарят за началото на проекта. През 2005 г. е решено ИТЕР да се разположи до френския град Кадараш, на 60 км северно от Марсилия. Мястото е избрано от участниците в проекта след спор между Франция и Япония за разполагането на ИТЕР. В момента е в напреднал етап строителството на съоръженията на най-голямата реакторна площадка в света - 42 хектара. Инженери и заводи във всичките страни, участващи в проекта, работят по построяването и техническото оборудване на бъдещия ИТЕР. Само подготовката на 104 км разстояние за доставката на тежките строителни части и на десетки милиони конструкторски елементи от пристанището Фос-сюр-мер до площадката на ИТЕР струва на Франция 110 млн. евро. Пусковият срок първоначално е бил планиран за 2010 г., после е отложен за 2020 г. Общата стойност на проекта ще е 16 млрд. евро. Русия и САЩ участват с по 10% от финансирането, останалото се разпределя между другите участници.
Паралелно вече над две десетилетия върви изследователската работа за създаването на термоядрен реактор с огромна мощност, който ще тежи 350 хил. тона! В институти и университети по целия свят се правят експерименти на най-сложни научни установки за изготвяне и изпитване на компонентите на реактора и за намиране на оптимален режим на процесите в него.     
Става дума за нещо, което е твърде различно от обичайните реактори в съвременните атомни електроцентрали. Термоядрената реакция е много по-безопасна и ефективна от познатото делене на ядрата в сегашните атомни реактори. Термоядреният синтез е подсказан от самата природа: нашата звезда Слънцето де факто е естествен термоядрен реактор.
Принципът е следният. В термоядрения реактор се предизвиква сблъсък на два изотопа на водорода - деутерий и тритий. Ядрото на деутерия се състои от протон и неутрон, а това на трития - от протон и два неутрона. При сблъсъка се получава ядро от протони и неутрони на нов елемент - хелий, като се отделят свободен неутрон и огромно количество енергия. А както знаем от гимназията, енергията е равна на масата по скоростта (Е=mc2). Затова при увеличената енергия масата на ядрото на хелия намалява, ако се увеличи скоростта на сблъсъка. Само че такава огромна скорост в земни условия не е възможно да се постигне, поради което трябва да се увеличи температурата, обясняват учените. В ядрото на Слънцето този процес протича при температура 15 млн. градуса, а в изкуствения реактор тя трябва да е 10 пъти по-висока - 150 млн. градуса!
Нито един твърд материал обаче не може да издържи на такава температура. Проблемът може да се реши единствено с помощта на реактор от типа Токамак, който работи с плазма. Този вид реактор е измислен през 1951 г. от известните съветски физици Андрей Сахаров, Игор Там и Олег Лаврентиев, който построява първия експериментален токамак през 1954 г. През 1963 г. в Института за атомна енергия "Курчатов" Лев Арцимович успява с токамак да нагрее плазмата до над 5 млн. градуса. След това в света започва истински бум на съоръжения от вида токамак - те вече са около 300.
Токамакът има въртяща се вакуумна камера във формата на геврек, обкръжена със свръхпроводящи електромагнити. Те създават магнитно поле, което удържа плазмата на разстояние от стените на камерата. При загряване на плазмата се поражда движение на частиците, необходимо за термоядрен синтез. Плазмата съществува при строго определени условия, а при най-малката промяна реакцията незабавно спира. Затова при термоядрения Токамак не може да има аварии като при атомните реактори в АЕЦ. От термоядерния реактор няма радиоактивни отпадъци, а единственият продукт - хелият, не е дори парников газ и има редица полезни приложения. При това Токамакът е много икономичен, използва малко количество изходна суровина. Годишното "гориво" за планирания промишлен добив на ток чрез ИТЕР е всичко на всичко 250 кг. Деутерий има в обикновената вода, учените го добиват сравнително лесно. Тъй като световните запаси на тритий не са големи и той е твърде скъп, се предвижда тритий да се генерира в самия реактор от ядрата на литий, чиито световни запаси са огромни. За лаици като нас това звучи сложно. Реално за създаването на ИТЕР са необходими хиляди научни разработки и експерименти. На десетки установки Токамак в Русия, САЩ, Япония, Китай и страни в Европа се правят изследователски експерименти за бъдещия ИТЕР, особено за това как да се нагрее плазмата до чудовищната температура и да се удържи по-дълго нажежена.
Преди няколко дни бе съобщено, че в Санкт Петербург е пред завършване уникален проект на руските учени, свързан с ИТЕР - "Глобус М2". Това е експериментална установка за управляван термоядрен синтез - модернизиран сферичен Токамак, който ще бъде от второ поколение и е най-модерният изследователски термоядрен реактор в света. Разработва се в знаменития петербургски Физико-технически институт "Йофе" към Руската академия на науките. Във вакуумната камера на реактора се ускоряват атоми на деутерий и тритий, при чийто сблъсък се образуват ядра на хелий и неутрони с много висока топлинна енергия, от която възниква плазмата с температура милиони градуси. "Глобус М2" трябва да произвежда повече енергия от тази, която потребява за получаването на плазмата. Той е снабден със системи за допълнително нагряване и решава важния проблем за по-дълго задържане на високата температура на плазмата.
Много учени от Европа вече са работили с "Глобус" преди модернизирането му. Според д-р Фридрих Вагнер от "Макс Планк" в Германия, който е работил в Санкт Петербург две години, ценното в тази установка е, че с нея може предварително да се изпробват всички процеси, които ще стават в големия ИТЕР, при това - с висока точност. Лазерните детектори на Петербург ще измерват температура на плазмата до 50 млн. градуса. А неутронният ускорител на "Глобус М2" ще следи тритият и деутерият в сместа да са в идеалното съотношение едно към едно. При всяко отклонение от него реакторът започва да гасне, обяснява Михаил Петров, ръководител на групата по проекта ИТЕР в института "Йофе". Тук се надяват, че в бъдеще ще може обикновените АЕЦ да бъдат оборудвани с термоядрени реактори, чието гориво е водородът и затова те са абсолютно безопасни. При тях няма как да се случат радиоактивно замърсяване и аварии като в Чернобил или Фукушима. "Глобус М2" ще влезе в действие през 2018 г. - когато институтът "Йофе" става на 100 години. За работа с него вече са записани специалисти от целия свят.

Строителството на ИТЕР край Марсилия е в напреднал етап


Новият руски токамак от второ поколение "Глобус М2"

Игор Там

Лев Арцимович