Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/242/15898.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 06 (242) март 2014 года

Термояд – основа энергетической стратегии XXI века

Новые технологии Елена НЕПОМЯЩАЯ

В продолжение темы о перспективах термоядерной энергетики, поднятой в материале «Термоядерная энергетика России: сегодня научные проекты, а завтра – базовая энергетика страны?» («ЭПР» № 5 (241)) мы рассказываем о новых проектах в данной области.

Анатолий Красильников, директор агентства «ITER-Россия» (International Thermonuclear Experimental Reactor, международный термоядерный экспериментальный реактор) говорит, что человечество стоит перед энергетическим вызовом. Причина – рост энергопотребления: сегодня наша цивилизация потребляет около 15,7 тераватта (ТВт) энергии, или примерно 2400 Вт на человека. Другими словами, на планете круглосуточно горят двадцать четыре 100‑ваттные электрические лампочки над каждым человеком. По прогнозам, к 2030 году человечество станет «прожорливее» как минимум на 50 процентов. В то же время запасы нефти, угля и газа, которые дают до 80 процентов энергии для этих лампочек, закончатся примерно через пятьдесят лет. К тому же один из важнейших материалов (дешевый уран), необходимый для работы АЭС, может закончиться за те же пятьдесят лет.

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) дополнительно могут дать немного: в тепловом эквиваленте ветер, гидростанции, геотермальные и морские установки – около 6 ТВт. Плюс солнце дарит 0,1 процента поверхности планеты, куда доходят его животворные лучи, энергию, эквивалентную 3,8 ТВт (при условии преобразования с КПД в 15 процентов).



Лидеры запутались

Вероятно, эти цифры, цены на углеводороды и «зеленые» заставили лидеров ведущих стран маленькой Европы принимать диаметрально противоположные решения. Как известно, Германия отказывается от АЭС: «Перестройка энергообеспечения Германии, – говорит Ганс Риттинхаузен из компании HARITT Beratungs-GmbH, – которая началась в 2000 году, стала дополнительным толчком для развития экономики. В 2012 году зеленые источники давали 21 процент, к 2025‑му будут давать 35, к 2080‑му – 80 процентов всей потребляемой мощности. Субвенции ВИЭ падают – сегодня я доплачиваю за них всего 6 из 30 центов, которые стоит 1 кВт».

Великобритания, напротив, объявила о ренессансе атомной энергетики ввиду ее экономичности: в 2015 году ожидается ввод двух новых блоков АЭС. Правда, компании отрасли жалуются на недостаток инвесторов, поскольку государство после Фукусимы субсидирует только ВИЭ. Венгрия, по примеру туманного Альбиона, собирается увеличивать мощности АЭС и договаривается с Россией о строительстве новых блоков.

При этом как раз экономичность АЭС сегодня вызывает много вопросов. Так, Владимир Тимохов из Центра энергетической дипломатии и геополитики напоминает, что в реальную цену электроэнергии АЭС, как правило, не включают стоимость захоронения отработанного ядерного топлива, твердых радиоактивных отходов и стоимость вывода атомных реакторов из эксплуатации: «Например, ликвидация всех семнадцати немецких АЭС, – говорит он, – которые должны быть выведены из эксплуатации до 2022 года, оценивается примерно в 18 миллиардов евро. С учетом затрат на хранение ОЯТ окончательная сумма может вырасти до 30 миллиардов».

В экспертном сообществе тоже нет согласия в отношении атомной энергетики. Так, по прогнозам «Гринпис», ядерная энергетика к 2045 году или исчезнет, или будет давать лишь около 7 процентов потребляемой мощности. Впрочем, ученые думают иначе. Например, д. ф.‑м. н. Михаил Петров, директор Отделения физики плазмы, атомной физики и астрофизики Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе, полагает, что в будущем примерно 30 процентов необходимой энергии будет обеспечивать солнечная энергетика, 20 процентов – ветровая и 50 процентов – ядерная.

«Человечество без атомной энергии не обойдется, но я думаю, что сегодняшние АЭС уйдут, – уточняет петербургский ученый. – Сегодня есть прекрасные, безопасные проекты АЭС, но когда в реакторе идет процесс деления ядер урана-238 и там постоянно находится 50‑60 тонн радиоактивного топлива, это как‑то неприятно. Будущее – за термоядерными реакторами, в которых идет процесс синтеза ядер изотопов водорода и в которых одномоментно находится микроскопическое количество радиоактивного трития».


Если очень упростить, то при инерциальном термоядерном синтезе происходит примерно следующее: замороженная крупинка (мишень) изотопов водорода (дейтерий и тритий) вбрасывается в камеру реактора, где ее со всех сторон облучают мощными лазерами. Лазерное излучение сжимает мишени и нагревает дейтерий и тритий до высоких температур, при которых вспыхивает термоядерная реакция. Дальше все происходит, как и в ТОКАМАКе (подробнее о синтезе в ТОКАМАКе читайте на следующей стр.), – в результате реакции появляются гелий-4 и быстрые нейтроны. Главная задача – чтобы лазеры засветили мишень в нужной точке, симметрично, и чтобы ее не унесло из точки засветки. Для работы электростанции такого типа необходимо, чтобы мишени постоянно впрыскивались и их поджигали лазеры.


Итак, будущее – за термоядерным синтезом, ужасным, если речь идет о неуправляемой реакции – термоядерной бомбе, и прекрасным, если говорить об управляемой реакции – основе термоядерной энергетики. Крупнейшие ученые XX века, в частности советские физики Игорь Тамм, Андрей Сахаров, а позднее Лев Арцимович, работали над теорией управляемого термоядерного синтеза (УТС). Сегодня эксперименты, проводимые в России, США, Японии, Германии и Великобритании в рамках программы Joint European Torus, позволяют ученым говорить, что УТС может обеспечить текущие энергетические потребности человечества и даже больше.

Уже известно несколько технологий получения УТС. Так, наряду с реакторами ИТС (инерциального термоядерного синтеза) используются реакторы по типу ТОКАМАК (тороидальная камера с магнитными катушками). «В Америке в инерциальный термояд, – говорит Михаил Петров, – вкладывают большие деньги. У нас тоже есть подобные установки, только менее мощные. Эти работы в значительной степени проводятся в интересах оборонных ведомств, поскольку ИТС моделирует микровзрывы термоядерных бомб, что важно в условиях запрета на ядерные испытания. Использование ИТС для промышленной выработки электроэнергии – более отдаленная перспектива, чем использование ТОКАМАКа. Станут ли возиться с ИТС в коммерческих целях, вопрос».

В то же время в 2009 году был запущен проект по созданию международного термоядерного экспериментального реактора ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), который представляет собой огромный ТОКАМАК. Задача ITER – демонстрация возможности коммерческого использования термоядерного реактора и решение физико-технологических проблем. Участники проекта – Евросоюз, Индия, Китай, Южная Корея, Россия, США и Япония. В 2010 году на юге Франции, в Кадараше, началось строительство. Генеральную дирекцию ИТЭР во Франции возглавляет доктор Осама Мотоджима, а агентство ITER-Россия – д. ф.-м. н. Анатолий Красильников.

Стоимость проекта на момент его начала составляла 15 миллиардов долларов США; сегодня точная цифра никем не называется, но не менее 15 миллиардов евро. Финансовую нагрузку – примерно по 2 миллиарда евро в течение десяти лет – страны-участницы делят поровну. При этом взнос ЕС – удвоенный, поскольку строительство ведется на территории ЕС и он на этом зарабатывает больше других участников. Страны вкладывают в проект не деньги, а оборудование.

Интересно, что в декабре прошлого года МАГАТЭ уже провело в Вене первое совещание по новому проекту, который последует за ИТЭР: планируется, что этот демонстрационный реактор будет вдвое больше ИТЭР и что в его составе появится электростанция, дающая ток в сеть.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 06 (242) март 2014 года:

  • «Хевел» и Avelar построят в Ростовской области пять солнечных электростанций
    «Хевел» и Avelar построят в Ростовской области пять солнечных электростанций

    Компании «Хевел» (совместное предприятие группы компаний «Ренова» и ОАО «Роснано») и Avelar Energy Group (входит в ГК «Ренова») планируют построить в Ростовской области пять солнечных электростанций суммарной мощностью 53 МВт. ...

  • Западно-Сибирская ТЭЦ остается опасной

    Следственный комитет РФ по Кемеровской области возбудил уголовное дело по факту взрыва на Западно-Сибирской ТЭЦ (входит в состав ОАО «Евраз ЗСМК») по части 2 статьи 143 Уголовного кодекса РФ («Нарушение правил охраны труда, повлекшее по неосторожности смерть человека»). ...

  • Мегаватты для Удокана
    Мегаватты для Удокана

    Для освоения Удоканского месторождения меди в Забайкальском крае может потребоваться порядка 500 МВт. По словам губернатора региона Константина Ильковского, этот показатель почти равен мощности самой крупной из ныне действующих станций Забайкалья Харанорской ГРЭС. ...

  • Сергей Анисимов, исполнительный директор Межрегиональной ассоциации региональных энергетических комиссий (МАРЭК)
    Сергей Анисимов, исполнительный директор Межрегиональной ассоциации региональных энергетических комиссий (МАРЭК)

    – Именно организация динамического учета с передачей данных позволила создать рынок электрической энергии. Впереди – построение розничных рынков энергии, основой которых является не только учет, но и телеуправление нагрузками у потребителей, что позволит потребителю управлять стоимостью энергии. А главное, позволит поставщикам эффективно использовать топливо на производство энергии и на ее передачу. В этом кроется значительный пот...

  • МРСК Северо-Запада сокращает сроки технологического присоединения
    МРСК Северо-Запада сокращает сроки технологического присоединения

    В рамках исполнения «дорожной карты» «Повышение доступности энергетической инфраструктуры» МРСК Северо-Запада упрощает процедуру технологического присоединения к сетям энергокомпании. ...