ІТЕR: Яке сонце нам потрібно?

Новину про те, що у французькому місті Кадараш розпочнеться будівництво найбільшого в світі термоядерного реактора, прокоментували всі німецькі провідні видання. „Ми вступаємо в нову еру науково-технічної співпраці”, - захоплено відзначав комісар Євросоюзу з питань наукових досліджень Янеш Поточик. „Учомусь це справді є революційною подію, - вважає також оглядач наукового журналу „Леонардо” Йоахим Гекер. - Проект ІТЕR – абревіатура від „міжнародний термоядерний експериментальний реактор”, а латиною, до речі, це означає шлях - передбачає не більш, не менш, як створення штучного сонця на Землі”:

„Сонце являє собою величезну газову кулю. І процеси, які в ній відбуваються, є нічим іншим, як добре відомим науці термоядерним синтезом. За дуже високих температур, з двох важких ізотопів водню утворюється атом гелію. При цьому виділяється надзвичайно багато енергії. У вигляді сонячного проміння вона, зокрема, доходить і до Землі. Можна сказати, що мліючи влітку на сонечці, ми насолоджуємося побічним продуктом ядерної реакції, яка відбулася на відстані в 149 мільйонів кілометрів. Ідея опанувати таке потужне джерело енергії й лежить в основі проекту ІТЕR.”

Мрія про використання термоядерного синтезу як енергетичного perpetuum mobile є приблизно такою ж щодо давності, як і теорія відносності Альберта Ейнштейна. Сім років тому на дослідницькому реакторі у Великобританії науковці змогли „утримати” реакцію впродовж цілих двох секунд. Досі це залишається найдовшим експериментом. Тому завдання, що його поставив перед собою міжнародний консорціум, до складу якого входять фізики Євросоюзу, США, Росії, Китаю, Японії та Південної Кореї, видається майже нереальним: термоядерний реактор у Кадараші, будівництво якого має бути завершене 2022-го року, повинен працювати на повну потужність триста секунд. Йоахим Гекер:

„Ядерний синтез - це надзвичайно складна та ризикована справа. Як паливо на такому реакторі використовують ізотопи водню дейтерій та тритій. Щоб розпочався процес їхнього злиття, газ треба розігріти до 100 мільйонів градусів. 100 мільйонів! Це навіть більше, аніж усередині Сонця. Лише за таких умов і може відбуватися синтез, при якому газ перетворюватиметься на плазму. Матеріалу для оболонки, що витримувала б такі температури, на Землі немає. Тому фізики вирішили вмістити вогняну плазму в надпотужне магнітне поле, в якому вона, так би мовити, висітиме, не контактуючи з якимись поверхнями. І тут постає одна з проблем, що може поставити під сумнів доцільність цього експерименту. Самі лише надпровідні електромагніти ІТЕRу, найбільші в світі, – майже 15 метрів заввишки, 7 завширшки, з котушками вагою понад 900 тонн – потребуватимуть струму силою в 20 мільйонів амперів. Цієї електроенергії вистачило б для середнього міста. А до цього ще додаються енерговитрати на створення мільйонних температур у серці реактора, на апаратуру для діагностики, на десятки обслуговувальних споруд. Загальна площа термоядерного комплексу в Кадараші становитиме близько 1600 гектарів.”

Досі реактори ядерного синтезу не могли виробляти більше енергії, аніж її було потрібно на підтримування реакції. ІТЕR має довести протилежне. За потужності в 500 МВт його енергетичний прибуток має дорівнювати одному до десятьох. „Якщо досягти цієї мети, то, теоретично, людству більше не треба буде непокоїтися, що вичерпуються поклади нафти, вугілля чи газу, - каже науковий оглядач Йоахим Гекер. – Не буде перебільшенням говорити про початок нової ери в енергетиці. Водночас, за принципом роботи, термоядерна електростанція нічим не відрізнятиметься від атомної”:

„Унаслідок синтезу ядер звільняється енергія у формі тепла. Ним нагріватимуть воду, пара обертатиме турбіну, й та генеруватиме струм. Усе дуже просто. Те саме відбувається й на АЕС, з тією різницею, що в їхніх реакторах енергія утворюється від ділення ядер. Але – і в цьому, певне, найважливіша відмінність – термоядерні електростанції працюватимуть практично без високорадіоактивних відходів. Випромінюватимуть лише відпрацьовані сталеві стінки вакуумних камер, де вирувала плазма. Та й те, сподіваються автори проекту, не впродовж мільйона років, як це є із сміттям АЕС, а лише кілька століть. Аварії типу чорнобильської термоядерним електростанціям теж не загрожують. А паливо для них, тобто ізотопи водню, можна добувати з морської води. Це не радіоактивний уран, запаси якого до того ж обмежені.”

З одного грама термоядерного палива можна буде виробити стільки ж електроенергії, скільки її утворюється при спалюванні одинадцяти тонн вугілля або восьми тонн нафти. Чи не про таке екологічне чисте джерело енергії завжди мріяли природоохоронці? „Термоядерний реактор: нова атомна могила, в якій зникнуть мільярди”, так назвала свою заяву для преси міжнародна організація Greenpeace. „З нашої точки зору, це ніякий не порятунок для довкілля, а чергова ядерна установка для спалювання величезних інвестицій”, - каже Томас Броєр, експерт з питань енергетичної політики Greenpeace:

„Зрозуміло, що ІТЕR є проектом „великої промисловості”. Її структури завдають сьогодні тон. Саме цим я можу пояснити, чому західний світ так вітає спорудження дослідницького реактора. Ті 10 мільярдів євро – а, швидше за все, виявиться набагато більше – що їх міжнародний консорціум готовий витрати на ІТЕR, якщо й є інвестицією в майбутнє, то дуже далеке. Навіть прихильники цих технологій кажуть, що комерційне використання термоядерного синтезу стане можливим не раніше, ніж за 50-80 років. Заощаджені тонни СО2 тоді вже кліматові не допоможуть, бо буде запізно. Дієві засоби для боротьби з потеплінням клімату існують сьогодні , їх не треба винаходити. Це справді екологічно чисті сонячні та вітрові електростанції й, звичайно, економія електроенергії. Але справа в тому, що альтернативна енергетика не передбачає великих промислових інфраструктур. Тому в цій галузі й досі не існує жодного міжнародного проекту, який можна було б порівняти з ІТЕR.”

Обурює експертів Greenpeace також, що екологічною перевагою термоядерних реакторів має стати те, що їхні відходи зберігають радіоактивність „всього” 200 років. „Для прийдешніх поколінь це ніяка не розрада, - каже Томас Броєр. – До того ж за обсягом, радіоактивного сміття на ІТЕR утворюватиметься більше. Про небезпеку, пов”язану із паливом для таких електростанцій, теж уважають за краще не говорити”:

„Ще одна проблема полягає в тому, що в термоядерних реакторах використовують матеріал, який можна застосовувати й для виготовлення водневих бомб. Це радіоактивний тритій. Людство наче забуло, з чим воно заграє.”

„Руйнівна сила „Майка”, першої експериментальної водневої бомби, яку американці випробували 1952-го року, була в тисячу разів більша за атомну, що спопелила Хіросиму, - пише Financial Times Duetschland. - Острівець Елугелаб у Тихому океані, де відбувся вибух, у буквальному сенсі слова випарувався, адже температура у вогняній кулі вибуху сягала п”ятьох тисяч градусів. „Майк” дуже наочно продемонстрував, скільки енергії ховає в собі термоядерний синтез. Але ліпше відмовитися від спроб оволодіти нею, - зауважує FTD. - Навіщо створювати Сонце на Землі, коли в нас є його проміння. Навчитися ефективно використовувати цю природну енергію - ось у чому полягає справжній виклик для науки.”