Монтаж центрального соленоида Т-15, 80-е годы

В научно-исследовательского центре «Курчатовский институт» разобрали старый исследовательский реактор Т-15 в здании института — и теперь на его фундаменте строят новую гибридную установку.

«Гибридный токамак сейчас называется Т-15МД. Это большая установка, в конце года мы её должны собрать на месте старой Т-15 в этом здании [Курчатовского института]. Ту [старую установку] мы разобрали, строим новую на её фундаменте», — сказал научный руководитель Курчатовского комплекса термоядерной энергетики и плазменных технологий Петр Хвостенко.

Новый реактор соберут к концу 2018 года, физический пуск запланирован на 2020 год. На нём будут отрабатывать технологии, «которые необходимы для термоядерного источника нейтронов именно для гибридного реактора».

Т-15 в своё время он стал одним из первых в мире прототипов промышленного термоядерного реактора, который использует сверхпроводящие магниты для управления плазмой. Реактор с стандартной тороидной камерой, большим радиусом 2,43 м и малым радиусом 0,7 м продемонстрировал, что советская физика идёт по правильному пути к получению термояда.

Токамак Т-15 — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы. Разработана Васмилием Андреевичем Глухих (ныне академик РАН)

Т-15 получил первую термоядерную плазму в 1988 году и продолжал работу до 1995 года.

Экспериментальные термоядерные реакторы

Управляемый термоядерный синтез — настоящая чаша святого Грааля для энергетики. Если физики научатся удерживать плазму в магнитной ловушке и тратить на магниты меньше энергии, чем выделяется в результате реакции, то человечество получит практически неисчерпаемый источник чистой энергии, а об ископаемом топливе из углеводородов и урана можно будет забыть, тем более что их запасов надолго не хватит. По оценкам учёных, запасов урана-235 человечеству хватит всего лишь на 50−70 лет, так что строить новые АЭС обычного типа сейчас нерационально.

Некоторым специалистам очевидно, что будущее — за термоядерным синтезом. Попытки создать рабочий термоядерный реактор предпринимались неоднократно. С 2007 года идёт строительство ИТЭР (Международного экспериментального термоядерного реактора), но проект значительно выбился из сметы в $5 млрд, а сроки сдачи неоднократно переносились.

СССР является одним из организаторов проекта ИТЭР, сейчас российские научные организации отвечают за изготовление 25 систем. Центром интеграции для зарубежных участников проекта ИТЭР является Институт ядерной физики (ИЯФ) Сибирского отделения РАН, на его территории соберут и испытают элементы из компонентов, изготовленных в разных странах. Первую плазму на ИТЭР планируется получить в 2025 году.

Первый в мире токамак Т-1 построен в 1954 году

Проводятся и другие эксперименты с термоядерным синтезом. Например, в Массачусетском технологическом институте совместно с компанией Commonwealth Fusion Systems приступили к строительству действующего прототипа термоядерного реактора YBCO со сверхмощными магнитами гораздо меньшего размер. Для начала MIT собирается за 10 лет изготовить прототип реактора на 100 МВт, имеющего размер всего 1/65 от ИТЭР. Он будет выдавать энергию импульсами по 10 секунд — тепло не планируется преобразовывать в электричество, но учёные рассчитывают, что выдаваемая энергия будет примерно вдвое больше, чем затраты на нагрев плазмы. Затем начнётся строительство реактора на 200 МВт с генератором, отдающим электроэнергию в общую сеть. Если проект завершится успешно в заявленный срок 15 лет, то это может быть первая в мире реально работающая термоядерная электростанция.

Вместе с возобновляемой энергетикой термоядерная энергия — самая реальная надежда человечества обеспечить растущие энергетические потребности.
В мире сейчас более десятка экспериментальных проектов:

• Wendelstein 7-X
• MegaJoule Laser
• National ignition facility
• MagLIF fusion
• EAST (китайский токамак)
• Lockheed Martin compact fusion
• YBCO
• Helion Energy
• Tri Alpha Energy
• General Fusion
• First light
• Tokamak Energy (английский стартап)
• Lawrenceville Plasma Physics
• и другие

Гибридный термоядерный реактор Т-15МД

Гибридный термоядерный реактор получает энергию и от распада атома (как обычная атомная станция) и от синтеза, то есть он сочетает в себе принципы ядерной и термоядерной энергетики

Гибридный токамак Т-15МД будет работать на тории, который стоит дешевле, а запасы его больше, чем у урана. Основное его отличие от термоядерного реактора заключается в том, что для получения энергии гибридному реактору не нужно получать сверхвысокие температуры.

Согласно техническому описанию, установка Т-15МД будет иметь вытянутую конфигурацию плазменного шнура с аспектным отношением 2.2, током плазмы 2 МА в тороидальном магнитном поле 2 T с квазистационарной системой дополнительного нагрева суммарной мощностью до 20 МВт. Установка рассчитана на длительность импульса до 30 с.

В настоящее время работы по модернизации установки Т-15МД переходят в фазу подготовки к физическому пуску токамака.