Термояд - не яд! Часть третья

 

Не забыв  сказать  arrivederci  «нашим немецким друзьям», вернёмся к анализу достижений  Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), выполнившего эскизный проект установки для изучения физики плазмы — ГДМЛ  на основе открытой магнитной ловушки. Сразу отметим, уже имеющиеся в наличие российские технологии обеспечивают страну неограниченным количеством энергии на МНОГИЕ ТЫСЯЧИ ЛЕТ. Но несмотря на колоссальный отрыв от «заклятых партнёров», российская наука не спешит почивать на лаврах.
Как хорошо известно, с «перестроечных времён», Россия участвует в реализации проекта международного термоядерного реактора ИТЭР.
 В рамках выполнения обязательств перед Международной организацией ИТЭР российские предприятия продолжают изготовление и подготовку к отправке оборудования, систем будущей установки, находящихся в сфере нашей ответственности. 



Скажем без лишней скромности, международный реактор строится полностью на российских технологиях,    ибо ТОКАМАК -  ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками —  русское слово, определяющее отечественную разработку.
Но пока другие страны направляют все силы на ИТЭР, российские специалисты параллельно трудятся над  созданием   газодинамической многопробочной ловушки (ГДМЛ), которая позволит создать термоядерный реактор на основе открытой магнитной ловушки.
  Она несопоставимо эффективнее токамака, задействованного в проекте ИТЭР.
 ГДМЛ,  по сути, прототип совершенно иного термоядерного реактора,  у которого нет и, судя по всему, не будет конкурентов в мире в ближайшем будущем.
 Разработка ГДМЛ фактически перечёркивает то направление, в котором развивались исследования термоядерного синтеза многие десятилетия.   Технологически токамак — противоположность ГДМЛ, так как в нем плазма удерживается закрытым магнитным полем.
  Что представляет собой ГДМЛ и почему она понадобилась?  При гораздо меньших финансовых затратах революционная газодинамическая ловушка сможет обеспечивать Россию бесконечной энергией. Речь идёт  об использовании других видов топлива, в частности, дейтерия, содержащегося в обычной воде.



 Одна из заложенных в проект идей состоит в возможности использования альтернативных видов топлива. Обычно в качестве топлива для термоядерного реактора рассматривается смесь тяжелых изотопов: дейтерия и трития. Эту термоядерную реакцию легче всего осуществить, но большая часть энергии в ней выделяется в виде нейтронов, поэтому реактор становится радиоактивным. Кроме того, тритий отсутствует в природе, а для его наработки приходится применять сложные и дорогостоящие технологии.
Благодаря тому, что в открытой ловушке можно очень эффективно использовать магнитное поле и удерживать плазму с большим давлением, в перспективе для неё доступны другие реакции, например, D-D (дейтерий-дейтерий), D-3He (дейтерий-гелий 3) и P-11B (протон-бор 11).
 Чистый дейтерий это абсолютно неограниченный ресурс. 
Примечательно, что ГДМЛ отличается не только от токамака, но и от аналогов. Важным отличием установки ГДМЛ от существующих открытых ловушек с нейтральной инжекцией станет достижение квазистационарного режима, при котором потери энергии и частиц из плазмы компенсируются системами нагрева и дополнительной подпитки.
   

Магнитные ловушки для удержания плазмы бывают замкнутыми и открытыми. К первому типу относится токамак, на основе которого создается ИТЭР, ко второму  новая отечественная ГДМЛ. Оба варианта ловушек известны с 1950-х, но широкое распространение получили замкнутые. Большинство устройств для термоядерного синтеза  это токамаки.
Казалось бы, всё работает, зачем вновь изобретать велосипед? Здесь мы вспомним, что мировая ядерная энергетика начиналась с реакторов, работавших  на изотопе уран-235. Его распространённость  в природе 0,72 %, а остальные девяносто девять с хвостиком процентов это изотоп уран-238.    Сто тридцать восемь частей произведённого продукта, уран-238, шли в отходы, а одна-единственная  из ста тридцати девяти частей использовалась  для дела.  И такой технологический примитивизм на определённом этапе развития был приемлем! Германская энергетика на таком уровне, как мы помним и «приказала долго жить». Но российские учёные смогли задействовать не только уран-238, то есть вернуть в производство выброшенные на ядерные помойки сто тридцать восемь частей из ста тридцати девяти, но и подключить к делу плутоний и торий, ещё в сотни раз расширив сырьевую базу. В недалёкой перспективе будут использоваться и другие радиоактивные элементы.

 Использование ГДМЛ обещает революцию сопоставимого масштаба!  Внедрение газодинамической ловушки даст невообразимое снижение  затрат.  Её стоимость оценивается примерно в 10 млрд рублей. Международный проект ИТЭР, для сравнения, обойдется   в 30 млрд долларов — разница практически в ТРИСТА раз.
Сроки завершения строительства ИТЭР   сдвигались уже бессчётное количество раз и непонятно, будет ли он запущен вообще хоть когда-то.
Создание отечественной установки реализуется в рамках федерального проекта «Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий». ИЯФ СО РАН активно участвует во всем, что касается этого направления.
В  том числе ИЯФ СО РАН является участником международного проекта экспериментального термоядерного реактора ИТЭР, в основе которого лежит замкнутая магнитная ловушка токамак. Но при этом институт остается лидером в развитии открытых магнитных систем: ведутся эксперименты на четырех открытых ловушках. Могучая страна с высокоразвитой наукой успевает везде!



 
В мире у ГДМЛ  нет достойных конкурентов. Вспомним как Коллективный Запад пытался справиться  с задачами создания технологий замыкания ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ) на основе быстрых реакторов и переработки ядерного топлива и производства    МОКС-топлива. Последней сломалась Франция!
Сегодня нечто похожее ГДМЛ пытаются делать в США и Японии, но их технологическое развитие застряло   в 90-х. Американская компания TAE Technologies, ранее  Tri Alpha Energy, в 2021 году после нескольких лет исследований и экспериментов объявила, что реактор C-2W, наконец, может производить плазму при температуре более 50 млн градусов. Но в                ИЯФ СО РАН твёрдо заявляют, что для горения плазмы и проведения термоядерного синтеза нужно довести температуру хотя бы до 100 млн. ГДМЛ рассчитана на 150 млн.               
Японская установка GAMMA-10 привлекала внимание ученых в 2010-х, однако в последние годы о ней нет упоминаний ни в СМИ, ни в научных изданиях. В общем, в очередной раз западные хотелки сдулись как мыльный пузырь!
Мировое технологическое развитие открытых магнитных ловушек на определённом этапе, как и реакторов на быстрых нейтронах, зашло в тупик, поскольку все  сосредоточились на российской технологии ТОКАМАК. И только    Россия смогла найти выход из технологического тупика и создать установку для революционного термоядерного реактора.                Таких результатов удалось достичь благодаря многолетним исследованиям, которые ведутся поколениями наших ученых. Работа продолжалась даже в 90-е благодаря самоотверженности исследователей. А теперь в фундаментальную и прикладную науку в России вкладываются огромные ресурсы, которых и близко не было в 90-х и в начале 2000 годов.
С каждым годом на российскую науку выделяется всё больше и больше средств.  На наших глазах Россия становится мировым научным центром и экспериментальной лабораторией. Российская наука вновь оказалась единственной, способной создать нечто настолько выдающееся, как ГДМЛ.
 В завершение добавим, что тотальная цифровизация и роботизация общественной жизни возможны лишь при избытке дешёвой энергии. Хранение и обработка нарастающего как снежная лавина в горах потока информации требует огромного количества энергии. И тут на панельках и ветряках далеко не ускачешь. Нехватка и тем более высокая цена энергии обнуляют и немецкое трудолюбие, и тайваньскую усидчивость и американскую агрессивность. Образно говоря, самый бестолковый пулемётчик выкосит на ура целую роту копьеносцев и даже лучников.
Мне же остаётся в очередной раз поздравить читателей с косвенной причастностью к достигнутым успехам и вместе порадоваться тому, что Гондурасом теперь называться положено уж точно не нам.
ВАШ ЛЕВ!