Компьютерра - Компьютерра PDA N106 (09.04.2011-15.04.2011)

Следующий этап - гибридный реактор. Термоядерный реактор можно обложить "одеялом", заполненным урановыми топливными сборками, и получится гибридный реактор. Его преимущество в том, что он глубоко подкритичен. Это значит, что если плазменная установка остановится, то без дополнительной аварийной защиты выключится и сам реактор. Плазму очень сложно зажечь, но зато "выключить" легче лёгкого.

Чтобы построить чисто термоядерный реактор (без урана), Q DTдолжно превышать значение 10. В рамках конструкции ГДМЛ длина ловушки будет порядка трёхсот метров.

И наконец, на основе ГДМЛ можно построить дейтериевый реактор, в котором не будет использоваться тритий. С этой точки зрения реактор будет гораздо более "чистым" и безопасным. Такая двухкилометровая "труба" по расчётам всё равно должна стоить меньше, чем установка системы ITER. Но до этого приложения нам ещм очень далеко.

Возможные приложения ГДМЛ

- Как скоро можно будет начать строительство и эксперименты?

- Если будет финансирование, то через четыре года после начала строительства установки, а если "на подножном корму", то через шесть лет. Но в этом случае придётся строить ловушку из металлолома, и в итоге получится несколько другая установка.

- А как обстоят дела с финансированием?

- Нам удалось вписаться в программу "Росатома" по финансированию термоядерных исследований, но в том, что деньги до нас в итоге дойдут, уверенности нет (так как бюджет распределяется между теми, кто ближе к Москве). В основном финансово поддерживаются проекты на основе токамаков, а мы считаемся альтернативным направлением. Вот, например, Курчатовскому институту "Росатом" обещает помочь в обновлении токамака Т-15. Но даже если им и дадут эти деньги, у меня есть сомнения в том, что они доведут дело до конца, так как работать у них некому - совсем не осталось молодёжи.

- Настолько остро стоит проблема?

- На мой взгляд, да. В Москве культ золотого тельца, поэтому привлечь студента к науке практически невозможно. В этом плане нас спасает то, что мы далеко от столицы. Молодёжь в науке - это очень сложный вопрос. Вот, например, Россия выделяет немалые средства на проект ITER, и туда нужно посылать людей, чтобы они учились и привозили обратно ноу-хау. И кого посылать? Некого.

- Как именно, кстати, Россия участвует в проекте ITER?

- Наш вклад оценивается в 10 процентов. Но это не денежные вложения, а просто мы строим здесь за свой счёт части токамака и отправляем туда. Правда, большую часть строительства пролоббировали люди, которые производят сверхпроводники, а это значит, что мы не столько вкладываемся интеллектуально, сколько поставляем большие железяки.

- Если всё сложится удачно и новая ловушка будет построена, как Вы оцениваете её перспективы? Изменит ли она что-то в области УТС?

- Во-первых, можно будет построить аналогичную ловушку в атомном городке, запустить туда тритий и проводить исследования материалов. Но главное - на основе того, что получится, мы можем начать проектирование термоядерного реактора и дожигателя термоядерных отходов.

Стоимость строительства термоядерного реактора на разных типах установок в зависимости от их размера

По рисунку, который я сделал, видно, почему дальнейшее развитие токамаков проблематично и почему в качестве термоядерного реактора открытые ловушки являются перспективной системой. Горизонтальная ось - это стоимость строительства установки, вертикальная - Q DT- отношение термоядерной энергии к энергии разогрева плазмы. Величина Q DTзависит от качества удержания плазмы, то есть времени жизни частиц в ловушке. Когда Q DT= 1, это означает, что выделяется столько же термоядерного тепла, сколько было затрачено на нагрев плазмы. Большие токамаки сейчас примерно единице и соответствуют.

Видно, что у токамаков есть степенная зависимость качества удержания от размера, а значит, и от стоимости. Это приводит к тому, что все токамаки попадают на прямую с низким наклоном; то есть попросту, чтобы сделать эффективную установку, нужно потратить крупную сумму. Если мы хотим достичь энергетической эффективности на основе токамака, это будет стоить 16 млрд. евро. Это много. А для открытых ловушек зависимость стоимости от качества удержания другая. Если использовать с обеих сторон по одной пробке, то такая зависимость будет немного круче, чем для токамаков. А если использовать многопробочное удержание, то линия будет совсем крутая.

Какой вывод можно сделать из графика? Маленькие открытые ловушки дороже, чем токамаки, на токамаках можно получить гораздо лучшие параметры. Но если увеличивать размеры, то стоимость открытых ловушек растёт медленнее. Стоимость токамака пропорциональна кубу размера. А открытую ловушку просто удлиняют, поэтому она пропорциональна первой степени, то есть длине этой ловушки.

Роль ГДМЛ в данной схеме в том, чтобы поставить начальную точку, через которую надо проводить теоретические зависимости. А чтобы этим зависимостям поверили, придётся делать ещё и дальнейшие эксперименты.

- А как на ваши планы отреагировали физики с токамаков?

- Для них наша работа не представляет интереса, потому что пока мы сильно отстаём от токамаков по многим параметрам. Никто не верит в теоретические скейлинги, если параметры меняются больше, чем в десять раз. Так что кривая, которая там нарисована, теоретическая. Предсказательность в данном случае ограничена. Пока мы говорим только о сжигателе отходов и о продвижении в область материаловедения. А уже следующим шагом станет термоядерный реактор.

Автор: Василий Щепетнев

Опубликовано 15 апреля 2011 года

В детстве День космонавтики я отмечал запуском самодельной ракеты: картонной трубки, набитой фотоплёнкой и головками от спичек фабрики "Гигант". Ракета шипела, извергала дым и пламя, порой даже одолевала силу притяжения и поднималась когда на метр, а когда и больше. Попытки воссоздать по старинным китайским рецептам порох отчего-то не удавались, и потому составить конкуренцию ни Байконуру, ни мысу Кеннеди (так одно время называли мыс Канаверал) не удалось. А жаль. Как знать, вдруг бы и нога советского человека оставила след в лунной пыли - отпечаток сандальки тридцать четвёртого размера...

В этом году, спустя полвека после полёта Гагарина, я ракет не пускаю: ещё обвинят в подготовке теракта. С утра сходил к дому, где некогда жил Семён Косберг. Кто не знает истории – повод заглянуть в энциклопедию или посмотреть карту обратной стороны Луны, о которой недавно писал Михаил Ваннах. Если бы не злосчастная автокатастрофа в январе шестьдесят пятого, Косберг поработал бы ещё несколько лет, и тогда история отечественной космонавтики, не исключаю, была бы намного ярче.