Программы термоядерного синтеза находятся на стадии строительства экспериментального реактора. Они являются ключевым шагом на пути к созданию пилотной атомной электростанции. Эта технология остается одной из самых перспективных, но и одной из самых сложных. Пройдут десятилетия, прежде чем мы увидим его в полной мере работоспособным, но путь к реальному применению уже намечен – через сочетание науки, промышленности и глобального сотрудничества, ускоренного инновациями в стартапах в этой области. Это прокомментировал доц. д-р Стилиян Лишев, преподаватель кафедры «Радиофизика и электроника» физического факультета Университета Святого Климента Охридского, в шоу «Футуризм» с ведущий Антон Груев.
Гость пояснил, что есть три основные программы — Евросоюза и Китая, которые развиваются в тесном сотрудничестве, и США, которые концептуально различны, но также сталкиваются с одними и теми же ключевыми технологическими проблемами.
Роль ИТЭР: не просто реактор, а технологическая платформа
Ключом к развитию технологии является проект ИТЭР. Это шаг к внедрению и проверке всех технологий, необходимых для строительства пилотной термоядерной установки и их интеграции в целостную систему.
Однако прежде чем их можно будет реализовать в реальном масштабе, эти технологии должны быть: проверены, оптимизированы и протестированы совместно.
Применение на практике
Гость отметил, что при строительстве термоядерных объектов существует четырехэтапный подход: концептуальный, инженерный, ввод в эксплуатацию установки и эксплуатационный режим.
«Сейчас мы находимся на стадии достройки ИТЭР, вводя его в эксплуатацию в ближайшие несколько лет. Первое время он будет полностью работать на дейтерии, где проходят испытания различные модули и системы. Сейчас ИТЭР находится на стадии концептуального завершения и перехода к инженерной части».
Однако первых результатов можно ожидать только в середине следующего десятилетия, а полноценную работу с тритием можно будет ожидать только после 2044 года.
Следующий шаг: ДЕМО
DEMO – это следующий этап после ИТЭР. Пока ИТЭР обеспечивает основу для базовых технологий, DEMO будет применять их на демонстрационной установке, пояснил доц. Лишев. Однако это не будет классическая электростанция, но на завершающем этапе она сможет поставлять электроэнергию в сеть, пусть и в ограниченном количестве.
Ключевые технологические проблемы
Собеседник отметил, что основными элементами успешного термоядерного синтеза являются материалы, устойчивые к нейтронному и радиационному воздействию и высоким температурам; системы контроля мощности и потерь, а также удаленной поддержки активной зоны и топливного цикла, особенно извлечения трития.
«Это ключ к самостоятельной работе реактора. Чтобы реакция была самоподдерживающейся, ее производство должно превышать потребление (коэффициент выше 1). Только тогда мы можем говорить о замкнутом топливном цикле».
Именно с ним одна из самых больших проблем. Доступные в мире количества крайне ограничены – около 25 кг. И несмотря на попытки извлечь из ядерных отходов, технологии для этого сложны, дороги и требуют серьезной инфраструктуры.
«Он (тритий) столь же желателен, сколь и нежелателен. С точки зрения загрязнения он действительно весьма нежелателен, но в условиях замкнутого топливного цикла совершенно необходим», — заявил доцент Стилиян Лишев.
Образование, бизнес и человеческие ресурсы
Гость отметил, что сотрудничество университетов, компаний и стартапов является ключом к подготовке специалистов в этой области, а Софийский университет сотрудничает с американской компанией Alpha Ring, которая подарила экспериментальную установку для обучение и дает реальную практическую подготовку студентам.
«Для ввода в эксплуатацию объекта класса ИТЭР действительно требуется очень хорошо обученная и специально квалифицированная рабочая сила, и для подготовки специалиста требуется порядка 7-10 человек».
Роль частного сектора и стартапов
По словам гостя, все большую роль играет частный сектор, особенно в США. и стартапы полны решимости построить пилотную атомную электростанцию, которая вступит в эксплуатацию.
«Коммерциализация лидирует, и это одна из главных целей европейской, китайской и американской программы. И здесь мы уже опираемся на те самые инструменты, которые используются для достижения этой цели — во всех этих программах задействовано серьезное государственно-частное партнерство».
Стилиян Лишев комментирует, что в настоящее время в Европе насчитывается около 12 известных стартапов с капиталом около 0,5 млрд, тогда как за пределами Европы, главным образом в США, их число составляет около 40 с объемом инвестиций более 1 млрд.
По его словам, международное сотрудничество, обмен технологиями и персоналом, обмен знаниями и вовлечение отрасли являются ключом к ускорению процессов.
«Переход синтеза от полностью экспериментального к реальному и его внедрение в промышленность являются многообещающими, и я думаю, что это лучший способ ускорить процесс».
Искусственный интеллект в термоядерных технологиях
Лишев прокомментировал, что искусственный интеллект используется для: концептуального проектирования реакторов, оптимизации топливных процессов и создания цифровых двойников, причем в США его применение более продвинуто и даже встроено в программы некоторых компаний, тогда как в Европе процесс проходит более осторожно.
В передаче смотрите также:
- НАСА тестирует «органы на чипе» в космосе для персонализированной медицины для астронавтов – эксперимент «Аватар» исследует воздействие радиации и микрогравитации.
- Китай успешно демонстрирует дозаправку спутников на орбите с помощью роботизированного «щупальца» – Технология может продлить срок службы спутников и снизить затраты.
- Ученые превращают пищевые отходы в водородное топливо – новый метод сочетает в себе бактерии и катализаторы для устойчивого производства с низким уровнем выбросов.
- Искусственный интеллект обнаруживает нейродегенеративные заболевания с помощью анализов крови – новая модель улучшает диагностику в сложных случаях.
Весь разговор смотрите в видео.
Вы можете посмотреть всех гостей шоу «Футуризм». здесь.