Да създадеш Слънце на Земята

ITER обаче не е единственият по рода си в света. Подобни проекти има още в САЩ, Китай, както и във Великобритания, като до момента най-успешният работещ експеримент от такъв тип се намира близо до Оксфорд, Англия. Най-добрите резултати, постигнати досега там, са електроенергия с мощност 16 мегавата, генерирана за няколко секунди.

Как започва всичко

"Термоядреният синтез е открит от руснаците през 50-те години. Естествено първото му приложение било във водородната бомба. По принцип за бащи на бомбата се броят физиците акад. Игор Там и неговият ученик акад. Андрей Сахаров. Но на малцина е известно, че всъщност сержант от Червената армия ражда тази идея, описва я подробно и я изпраща в ЦК на КПСС. ЦК мълчи, но всъщност прехвърля идеята към екипа на Там и Сахаров", разказва Анна Енчева, която е български инженер и работи от 13 години в ITER.

"При досега експлоатираните атомни реактори, които са на основата на разпадането на атомното ядро, се използват уран и плутоний. Новите експериментални реактори залагат на противоположната реакция - термоядрения синтез. Тоест две леки ядра - деутерий и тритий, които са изотопи на водорода, се сливат и се получава едно по-тежко ядро (на елемента хелий), като при това се отделя огромно количество енергия. Такива реакции протичат в ядрото на Слънцето. Андрей Сахаров пръв ражда идеята за реактор с контролиран ядрен синтез, която и днес е в основата на повечето изследвания в тази област. Заедно с Игор Там предлагат затварянето на силно нагорещена плазма в тороидно магнитно поле, за да се контролира синтезът. Това довежда до разработването на устройството ТОКАМАК (съкр. от руския израз "ТОроидальная КАмера в МАгнитных Катушках")", разказва още тя.

В земни условия обаче е много трудно да се реализира термоядрен синтез. Първото условие за него е наличието на много висока температура - около 100 милиона градуса. Второто е продължителността на реакцията, тъй като е много трудно да се задържи плазмата, която всъщност е четвъртото агрегатно състояние на веществата - при него електроните се отделят от ядрото на атома и се получава йонизиран газ.

В момента продължителността на успешните експерименти в тази посока стига до няколко секунди. За да започне производство на електроенергия обаче, плазмата трябва да бъде задържана от двайсетина минути до един час. Затова стените на термоядрените реактори трябва да са изградени от материали, които могат да издържат на огромните температури. Реално на Земята обаче такива вещества не съществуват. Това се компенсира с добро охлаждане на елементите, които са в пряк досег с плазмата.

Проектът с главно П

Съоръжението трябва да бъде завършено до 2025 г. Фотограф : ITER

През последните години преди подписването на договора за строежа на ITER оживено е бил обсъждан въпросът къде точно да бъде построен термоядреният реактор - дали в Япония или във Валенсия, Испания. Тъй като енергийният глад в световен мащаб се изостря, местоположението на реактора било на път да се превърне и в политически въпрос. В крайна сметка кандидатурата на Япония била отхвърлена и е взето решение реакторът да бъде в Кадараш, Южна Франция.

"Кадараш не е град, не е и село, това е голям научноизследователски център в областта Прованс. Намира се на 800 километра южно от Париж и е само на 70 километра от Марсилия. В този център има и отдели, които работят за френските атомни подводници. Друга част от института, разположен на огромна площ, се занимава с термоядрения синтез", разказва още инж. Анна Енчева.

Размерите на ITER са много по-големи от тези на досега съществуващите експериментални реактори. Радиусът на тороидалния пръстен е 6.2 метра, като плазмата в него ще се задържа чрез мощни електромагнити, чиито бобини ще бъдат направени от свръхпроводими материали. Върху площадка от 42 хектара в Кадараш булдозери, бетоновози и кранове работят от сутрин до здрач. В момента общия брой на работниците там е около 2500.

Като водещ партньор на проекта ITER Европейската агенция по ядрена енергия (Fusion for Energy) носи отговорност за финансовото участие и техническия надзор, свързани с изграждането на 39 сгради и специализирани помещения върху площадката. "Според първоначалното споразумение поръчките се поделят между 7-те членове на ITER, като 89% от елементите ще бъдат предоставени в "натура", а останалата част ще се купуват чрез съвместен фонд под контрола на организацията ITER. Точната последователност по производство и доставка на компонентите е прецизно координирана. Над 1 000 000 съставни части, произведени в заводите на страните - участнички в ITER по целия свят, ще бъдат доставени в Кадараш", обяснява още Енчева.

ITER e проектиран с мощност 500 мВт. За стартирането на ядрения синтез са нужни около 50 мВт енергия, което показва, че коефициентът на полезно действие на реактора е 10, тоест получената енергия ще надвишава 10 пъти вложената.

Какво е свършено досега

Може да се каже, че за момента проектът е изпълнен на около 70%. Индия вече е приключила с производството на основата и долния цилиндър на криостата и е предала компоненти на ITER, разказва Енчева. Корея пък завършва производството на първия сектор от вакуумната камера. Масивният инструмент за монтаж на един сектор от вакуумната камера, заедно с топлинния щит и тороидалните бобини вече е доставен в ITER.

Европа и Китай от своя страна са произвели първите полоидални бобини, които се тестват. "С цел компонентите да се доставят в монтажното хале ще се построи ново надграждане върху ТОКАМАК сградата и ще бъдат удължени релсите на мостовия кран", обяснява Енчева. Миналия септември първият сегмент от стоманената конструкция беше монтиран и дълбоко закотвен в горната част на ТОКАМАК сградата. Три месеца по-късно е монтирана и покривната конструкция, която се крепи върху 20 стабилно поставени високи стълба - става дума за пет модула с тегло между 62 и 78 тона, разпростиращи се на 50 метра разстояние между двата паралелни реда опорни колони.

"Операцията се подготвяше повече от година. Повдигането не е проста операция - трябва много да се внимава при планирането и последователността от дейности и при координирането им. Трябва да се вземат под внимание непредсказуеми явления като силния вятър, който е типичен за района и който се появява често", казва Енчева.

В момента проектът е в стратегическата си фаза: монтажа на ТОКАМАК-а. Предвижда се, когато бъде завършено, съоръжението да се експлоатира 20 години. Ако всичко премине успешно, това може да отвори нова страница в производството на енергия на Земята, която да спомогне за преориентирането на света към нисковъглеродната икономика.