Fusion Reactor

Контекст

ITER (первоначально аббревиатура от International Thermonuclear Experimental Reactor, а также означает «путь» на латыни) — это международный научно-исследовательский и инженерный проект по ядерному синтезу. Первоначальное международное сотрудничество началось в 1978 году с проекта International Tokamak Reactor, или INTOR, у которого было четыре партнёра: Советский Союз, Европейское сообщество по атомной энергии, Соединённые Штаты и Япония. Проект INTOR застопорился, пока Михаил Горбачёв не возродил интерес к совместному проекту по термоядерному синтезу на встрече с президентом Франции Франсуа Миттераном в октябре 1985 года, и эта идея получила дальнейшее развитие в ноябре 1985 года на Женевском саммите с Рональдом Рейганом. 21 ноября 2006 года семь партнёров проекта официально договорились финансировать создание термоядерного реактора. ITER финансируется и управляется семью странами-участницами: Китаем, Европейским союзом (ЕС), Индией, Японией, Россией, Южной Кореей и Соединёнными Штатами. Сразу после Brexit Великобритания продолжала участвовать через программу ЕС Fusion for Energy (F4E) до сентября 2023 года. Швейцария участвовала через Euratom и F4E до 2021 года, но, как ожидается, вновь присоединится в 2026 году после последующих переговоров с ЕС. ITER также имеет соглашения о сотрудничестве с Австралией, Канадой, Казахстаном и Таиландом. Строительство комплекса ITER во Франции началось в 2013 году, а сборка токамака началась в 2020 году. Первоначальный бюджет составлял почти 6 миллиардов евро, но общая стоимость строительства и эксплуатации, по прогнозам, составит от 18 до 22 миллиардов евро; другие оценки оценивают общую стоимость от 45 до 65 миллиардов долларов, хотя эти цифры оспариваются ITER. Независимо от окончательной стоимости, ITER уже был назван самым дорогим научным экспериментом всех времён, самым сложным инженерным проектом в истории человечества и одним из самых амбициозных проектов сотрудничества людей со времён разработки Международной космической станции и Большого адронного коллайдера.

Путеводитель

Одной из основных целей ITER является достижение состояния «горящей плазмы». Горящая плазма — это состояние плазмы, когда более 50% энергии, получаемой для нагрева плазмы, поступает от реакций синтеза (а не от внешних источников). Ни один термоядерный реактор не создавал горящую плазму до тех пор, пока конкурирующий проект NIF не достиг этой вехи 8 августа 2021 года, используя инерциальное удержание. При более высоких значениях QDT всё большая часть мощности нагрева плазмы будет производиться реакциями синтеза. Это снижает мощность, необходимую от внешних систем нагрева при высоких значениях QDT. Чем больше токамак, тем больше энергии, произведённой реакцией синтеза, сохраняется для внутреннего нагрева плазмы (и тем меньше требуется внешнего нагрева), что также улучшает его Q-фактор. Именно так ITER планирует масштабировать свой токамак-реактор. ITER не будет производить электроэнергию. Производство электроэнергии из тепловых источников — хорошо известный процесс, и ITER не будет работать с постоянной значительной выходной мощностью термоядерного синтеза. Добавление производства электроэнергии к ITER повысило бы стоимость проекта и не принесло бы пользы для экспериментов на токамаке. Планируется, что реакторы класса DEMO, которые последуют за ITER, будут демонстрировать чистое производство электроэнергии.

А вы знали?

• Лучший результат, достигнутый на токамаке, — Q = 0,67 на токамаке JET.
• Лучший результат, достигнутый для термоядерного синтеза в целом, — Q = 4,13, полученный в эксперименте по инерциальному термоядерному синтезу на установке National Ignition Facility в апреле 2025 года.