Текст уведомления здесь

Прирученная плазма

Как Россия участвует в проекте ИТЭР и каких специалистов там ждут

Добавить в закладки
Комментарии

Управляемый термоядерный синтез для получения неисчерпаемого источника экологически чистой энергии — это цель Международного экспериментального термоядерного реактора (International Thermonuclear Experimental Reactor, или ИТЭР), в создании которого участвуют Евросоюз, Индия, Китай, Корея, Россия, США и Япония. С 2007 года рядом с исследовательским центром Карадаш в Провансе (Франция) началась беспрецедентная по масштабам стройка: на площади 42 га должен появиться реактор высотой 30 м и массой 23 тыс. тонн, а примерная стоимость проекта превышает 15 млрд евро. Однако в активную фазу проект вступил лишь со сменой руководства: в июне 2015 года пост генерального директора вместо японца Осаму Мотоджима занял француз Бернар Биго, прежде возглавлявший Французскую комиссию по альтернативной и атомной энергетике (CEA). О предстоящем заседании Совета ИТЭР, российских специалистах и отношениях с Россией читайте в интервью «Чердака» с ним.

— В этом году график работ ИТЭР претерпел существенные изменения: сроки получения первых результатов были отложены на пять лет, на декабрь 2025 года. А в этом ноябре состоится заседание руководящего органа проекта — Совета ИТЭР. Что вы ожидаете от него?

— Это очень важная для ИТЭР веха. Когда я пришел на должность, я принял решение пересмотреть план-график работ, или то, что мы называем «базовый план». В него входит график работ, траты, риски. Мы проделали большую работу по оценке всего этого. И в прошлом июне мы пришли к соглашению по новому графику. На заседании Совета в ноябре будет рассмотрен обновленный бюджет. Мы ожидаем, что все семь стран-участниц возьмут на себя обязательства, чтобы выполнить новый график работ в срок. С моей точки зрения, это поворотный момент в проекте. Теперь все члены ИТЭР должны обеспечивать реализацию реального графика работ до конца проекта, и до конца проекта будет посчитана его стоимость.

— Может ли стоимость вырасти?

— Я не ожидаю значительного повышения стоимости. Согласно моим обязательствам, нам необходимо оставаться в рамках бюджета, который я представил странам — участницам ИТЭР.

Генеральный директор ИТЭР Бернар Биго. Фото: Татьяна Чернова
Генеральный директор ИТЭР Бернар Биго. Фото: Татьяна Чернова

— Вы занимаете должность генерального директора с середины 2015 года. Что самое важное из того, что вам удалось достичь?

— Я уверен, что главные улучшения, которых нам удалось добиться, — это, во-первых, то, что процесс принятия решений теперь открытый, а во-вторых, национальные агентства ИТЭР стали работать интегрированно друг с другом. Раньше они работали «вовнутрь», не очень интересуясь тем, как развивается проект в целом. А теперь все сотрудники национальных агентств ИТЭР чувствуют гордость и причастность к работе над всей системой, а не только над своей частью.

— Как вам удалось добиться изменения работы национальных агентств?

— Когда я пришел на должность, то поставил ряд условий. Я сказал, что мы не используем свой потенциал полностью. Нам надо было, чтобы люди работали интегрированно. Важно, чтобы национальные агентства чувствовали гордость за глобальный проект и свою причастность к нему. Мы решаем все вместе, мы обсуждаем вместе, национальные агентства получили возможность выдвигать предложения на обсуждения, и в их силах переломить ход обсуждений. Таким образом мы меняем отношения между центральным аппаратом ИТЭР и национальными агентствами.

— Как вы оцениваете вклад России в проект ИТЭР?

— Как вы знаете, Россия — это отец или мать технологии токамак. У нее очень большой опыт в этом. По моим меркам, Россия многое сделала, например разработала значительную долю сверхпроводника. Есть много и других компонентов, которые изготавливаются для ИТЭР в России. Для меня Россия — это по-настоящему ключевой партнер для развития проекта.

Изображение: «Чердак»

Изображение: «Чердак»

— У каждой из семи стран-участниц есть квоты на количество специалистов, которые могут работать на проекте, пропорционально объему финансирования. ЕС обеспечивает более 45% консолидированного бюджета проекта, поэтому почти половина работающих в ИТЭР специалистов — граждане Евросоюза. Объем финансирования от России составляет 9%, таким образом, до 9% работающих в ИТЭР специалистов могут быть русскими. Однако на сегодняшний день число российских ученых на проекте достигает лишь 5%. С чем это может быть связано?

— Хороший вопрос. Я хочу и прикладываю все усилия, чтобы привлечь как можно больше русских специалистов, русских инженеров, потому что у них большой опыт и знания, и с ними очень хорошо работать. Но, может быть, они не осведомлены о возможности работать в ИТЭР либо до сих пор не имели четкого графика и не знали, когда лучше всего присоединиться к проекту. Но сейчас у нас есть такой график. Национальные агентства ИТЭР в каждой стране должны анонсировать наши вакансии. В следующем году мы откроем 65 новых мест и, возможно, объявим новый набор на 20—25 уже существующих вакансий.

Я ожидаю, что мы удвоим количество ученых и инженеров, приезжающих из России, но нам нужно афишировать эти вакансии. В этом вопросе мы полагаемся на саму Россию, надеемся, что она сама будет рекламировать ИТЭР и привлечет инженеров.

Если сейчас у нас 5% русских специалистов на проекте, это значит, что в ИТЭР работает меньше 30 российских инженеров и других специалистов. Удвоение — это еще 30. Если каждый год следующие пять лет я буду набирать еще по 100 человек, я ожидаю, что как минимум 20% из них будут русскими. Очень скоро их число вырастет.

Изображение: «Чердак»
Изображение: «Чердак»

— То есть вы ожидаете удвоения числа российских специалистов на проекте через пять лет?

— Нет, мои ожидания — три года. Будем стараться ускорить процесс. Пробные пуски первого в мире термоядерного реактора ИТЭР начнут после 2020 года.

Я верю, что по всему миру есть хорошие специалисты: в России, Китае и так далее. Главное — проинформировать их, что можно принять участие в очень красивом проекте, и они получат очень хорошие рабочие условия. Россия — большая страна. Я не верю, что в России нельзя найти 20 инженеров, которые не могут соответствовать нашим требованиям по криогенике, механике, электротехнике. Они существуют. Проблема в том, чтобы проинформировать их и убедить их, что это стоит того, чтоб подать заявление на работу.

— Чего, по вашему мнению, сейчас не хватает проекту?

— Может быть, самое важное, чего сейчас не хватает проекту, — это культурное объединение. В первую очередь — научить каждого уважительно относиться к разнообразию и сделать так, чтобы каждый работник ИТЭР участвовал в решении этой проблемы. Изменения в культуре требуют времени, изменения в отношении тоже требуют времени. Но сейчас я вижу, что мы движемся в правильном направлении.

ИТЭР

Это научно-исследовательский проект, призванный экспериментально подтвердить целесообразность использования термоядерной энергии для мирных целей и исследовать физику плазмы. Поэтому, по словам организаторов, ни на каком этапе проекта реактор не планируется использовать для генерации мощностей.

Концепция реактора разработана в Институте атомной энергии им. И.В. Курчатова. В 1978 году СССР выдвинул идею осуществления проекта в Международном агентстве по атомной энергии (МАГАТЭ). Первоначально о реализации проекта СССР договорился с Францией, а затем в 1985 году — с США, позднее программу утвердило МАГАТЭ. В 1987 году проект получил нынешнее название, в 1988 году был создан руководящий орган — Совет ИТЭР. В 1988—1990 годах советские, американские, японские и европейские ученые и инженеры разработали концепцию проекта. Разработка технического проекта была завершена лишь в 2001 году. В последующие четыре года к проекту присоединились Южная Корея, Китай и Индия. Соглашение о строительстве первого международного экспериментального термоядерного реактора было подписано в Париже 21 ноября 2006 года. Местом для строительства реактора был выбран французский ядерный центр Карадаш под Марселем, а центр управления и обработки данных должен был находиться в г. Нака (преф. Ибараки, Япония).

В настоящее время идет строительство целого комплекса зданий, в том числе и для токамака. Параллельно с этим страны-участницы изготавливают компоненты для реактора. Так, первые катушки тороидального магнитного поля будут поставлены на площадку ИТЭР в 2018 году, тогда же начнется сборка токамака.

Токамак ИТЭР. В левом нижнем углу — человек для масштаба. Изображение: US ITER
Токамак ИТЭР. В левом нижнем углу — человек для масштаба. Изображение: US ITER

От каждого по способностям

Стоимость ИТЭР оценивается более чем в 15 млрд евро. При этом страны ЕС вносят около 45% от нее, а остальные шесть участниц — чуть более 9% каждая, в основном в виде высокотехнологичного оборудования. Так, Россия поставляет для ИТЭР, среди прочего, сверхпроводники для магнитов, которые будут удерживать плазму в реакторе; панели первой стенки с бериллиевым покрытием для защиты конструкции реактора от плазмы; некоторые части вакуумной камеры, которая обеспечит протекание термоядерной реакции и теплоизоляцию магнитной системы реактора; элементы магнитной системы реактора и прототипы элементов для системы диагностики реактора.

Коллектив ученых и работников ИТЭР складывается из представителей семи входящих в него государств, пропорционально доли финансирования. Например, на проекте могут работать до 45% представителей ЕС, и 9% россиян. Однако доля граждан России в ИТЭР сегодня не превышает 5%, то есть составляет около 30 человек.

В двадцать раз горячее Солнца

Работа реактора ИТЭР основывается на термоядерной реакции слияния изотопов водорода дейтерия и трития с образованием гелия, высокоэнергетического нейтрона и выделением энергии. Для этого дейтерий-тритиевая смесь должна быть нагрета до температуры более 100 млн градусов Цельсия. При этих условиях смесь превращается в плазму положительно заряженных ядер водорода и электронов. Температура в реакторе может подниматься до 300 млн градусов Цельсия, то есть в 20 раз выше температуры ядра Солнца, когда начинаются термоядерные реакции с образованием гелия и нейтрона. Ожидается, что реактор ИТЭР будет генерировать в 10 раз больше энергии, чем потреблять. При 50 МВт вложенной энергии генерируемая энергия будет составлять 500 МВт.

При этом запасы дейтерия считаются неисчерпаемыми — ученые получают его из морской воды. А тритий синтезируют из изотопов лития, который содержится в земной коре.

Пересмотренный график

Первоначально планировалось, что реактор войдет в строй в 2020 году, а первые реакции по ядерному синтезу будут осуществлены на нем не ранее 2027 года. В 2037 году планировалось закончить экспериментальную часть проекта. Однако 17 июня 2016 года стало известно, что дата получения первой плазмы на реакторе перенесена с 2020 на 2025 год. По предварительным прогнозам специалистов, промышленный вариант реактора будет готов не ранее 2060 года, а серия реакторов данного типа может быть создана лишь к концу XXI века. В ноябре 2016 года состоится заседание Совета ИТЭР, который должен принять обновленный бюджет проекта. Первоначально он составлял около 15 млрд евро.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Градус на понижение

Снизить выбросы углекислоты в атмосферу и затормозить потепление дороже, чем мы думаем

Основное направление борьбы с глобальным потеплением на сегодня — так называемая «цель двух градусов»: средняя температура на планете не должна подняться больше чем на два градуса от доиндустриального уровня. Для этого нужно снижать выбросы углекислоты в атмосферу.
Добавить в закладки
Комментарии
Времени осталось немного: по расчетам ученых, если ничего не сделать, температура на планете поднимется на два градуса уже к 2050 году. Что можно сделать и почему «зеленые» источники энергии не панацея, «Чердаку» рассказал Аллам Родней Джон, технический директор NET Power LLC, член межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), лауреат премии «Глобальная энергия».

Родней Джон Аллам во время пресс-конференции, посвященной объявлению лауреатов международной энергетической премии «Глобальная энергия» 27 марта 2014 года. Фото: ИТАР-ТАСС/ Сергей Фадеичев
Родней Джон Аллам во время пресс-конференции, посвященной объявлению лауреатов международной энергетической премии «Глобальная энергия» 27 марта 2014 года. Фото: ИТАР-ТАСС/ Сергей Фадеичев

— Как лично вы думаете, можем мы остановить глобальное потепление? [ ... ]

Читать полностью

Лечить протонами, ионами и позитронами

Протонная терапия, медицина космоса и ядерные мембраны — прикладная наука в ОИЯИ

Физика частиц — это не только бозон Хиггса: ускорители помогают лечить рак и изучать, как космос влияет на здоровье космонавтов, а самая неуловимая частица — нейтрино — помогает следить за состоянием АЭС. О прикладных аспектах работы Объединенного института ядерных исследований «Чердаку» рассказал его директор, академик РАН Виктор Матвеев
Добавить в закладки
Комментарии
Медицина

Кроме фундаментальных направлений, ОИЯИ активно развивает так называемые междисциплинарные исследования, которым сейчас придается большое значение во всем мире. Самое яркое из таких направлений связано с ядерной медициной. И здесь долг физиков — не просто продемонстрировать возможность использования ядерных технологий в медицине, но приложить все усилия для того, чтобы эти новые возможности стали доступны широкому кругу пациентов. Речь идет о лучевой, протонной, адронной терапии онкологических заболеваний, производстве специальных изотопов, нужных для лечения, а также томографии.

Дубна располагает одним из первых в Европе и первым на территории России центром протонной терапии онкологических заболеваний.

К сожалению, пока лечение происходит на базе установки, созданной для физических исследований. Когда-то она была рекордной для физики, сейчас уже нет, но для лечения она дает широкие возможности. Сейчас мир и Россия в том числе нуждаются в широком распространении подобных методов: нужно думать о создании специализированных машин, которые могли бы быть использованы в больницах. Мы участвовали в разработке таких проектов, в том числе с нашими коллегами за рубежом. [ ... ]

Читать полностью

Измененная структура материала

Что такое гибридные материалы и чем они полезны

Как сделать имплантаты, которые разлагались бы в организме, выполнив свою функцию, накопители водорода для энергетики будущего или строительные материалы для лучшего звукопоглощения и защиты от землетрясений? Известные материалы уже не могут соответствовать растущим требованиям. На смену им приходят материалы гибридные.
Добавить в закладки
Комментарии

«Гибридные материалы — это смесь разных, часто совершенно разнородных, материалов в одном. Важную роль в них играет не только состав, но и взаимное расположение отдельных составляющих, иными словами — внутренняя архитектура гибрида. С ее помощью можно управлять свойствами этого материала. Например, если мы привнесем в какой-то материал спиралевидную внутреннюю структуру, то она улучшит его механические свойства, причем выигрыш будет и в прочности, и в пластичности», — поясняет заведующий лабораторией «Гибридные наноструктурные материалы» НИТУ МИСиС, победитель третьего конкурса мегагрантов, доктор естественных наук, профессор Юрий Эстрин.

«Добавить» в материал структуру можно по-разному. Например, металлы и сплавы подвергают огромным деформациям. Так, при равноканальном угловом прессовании (РКУП) материал продавливают через угловой канал. Хотя заготовка при этом и претерпевает огромные деформации, ее сечение остается неизменным, что позволяет многократно проводить над ней эту «экзекуцию». Постоянство формы заготовки отличает этот метод от традиционных, таких как ковка или прокатка. При этом внутренняя структура материала измельчается вплоть до наноразмера. «Такая процедура повышает прочность металлов в несколько раз, а сплавов — на 20—40%», — говорит Эстрин. «Значит, для выполнения конструкционной задачи требуется меньше материала. А в случае гибридных материалов удается получить и требуемую внутреннюю архитектуру, и связанные с ней характеристики материала», — поясняет ученый.

Процесс равноканального углового прессования (РКУП)
Процесс равноканального углового прессования (РКУП). Изображения: пресс-служба НИТУ МИСиС

Исходя из этого принципа, ученые в лаборатории профессора Эстрина работают над созданием материалов с новыми свойствами. «Мы подвергаем два или несколько материалов совместной интенсивной деформации, чтобы, с одной стороны, получить задуманную внутреннюю архитектуру гибрида, а с другой стороны, одновременно добиться их наноструктурирования, которое повышает механические характеристики и меняет физические свойства», — отмечает Эстрин. [ ... ]

Читать полностью