Учёные Росатома обсудили развитие управляемого термоядерного синтеза и плазменных технологий в рамках федерального проекта

В начале июля в ГНЦ РФ ТРИНИТИ (входит в научный дивизион Госкорпорации «Росатом» – АО «Наука и инновации») прошло рабочее совещание, посвященное текущим результатам выполняемых работ по третьему федеральному проекту в составе комплексной программы по развитию атомной науки и технологий (КП РТТН). Мероприятие прошло под председательством заместителя генерального директора Госкорпорации «Росатом» по науке и стратегии Юрия Оленина. 

По словам директора по управлению научно-техническими программами и проектами Госкорпорации «Росатом» Натальи Ильиной, на федеральный проект по управляемому термоядерному синтезу (ФП-3) государство выделило почти 49 млрд рублей. «В проекте участвуют организации Госкорпорации «Росатом», НИЦ «Курчатовский институт» и Минобрнауки РФ. На сегодняшний день все контрольные точки и показатели проекта выполнены. По четырем объектам капитального строительства – реконструкция термоядерного комплекса ТСП, техническое перевооружение опытного участка изготовления сверхпроводников «ВНИИНМ», реконструкция комплекса для испытаний электрического ракетного двигателя (ЭРД) и комплекса мощного источника нейтронов «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» – разработаны проектные документы», – отметила она.

Об одной из ключевых работ ФП-3 – созданию токамака с реакторными технологиями (ТРТ) – рассказал заместитель генерального директора по реализации КП РТТН ГНЦ РФ ТРИНИТИ Кирилл Ильин. «Начата реконструкция термоядерного комплекса ТСП (общая площадь на территории ГНЦ РФ ТРИНИТИ – 88,5 тыс. кв.м), ведется подготовка к строительству ТРТ. В частности, разрабатывается конструкторская документация, которая должна быть утверждена к 2024 году. Сам реактор планируется запустить к 2030 году. Кроме этого, в планах – до 2024 года вывести на рабочий режим (12 МВт) токамак Т-15МД в НИЦ «Курчатовский институт». Сейчас в мире построено более 300 токамаков. В России сегодня действуют лишь небольшие токамаки в ГНЦ РФ ТРИНИТИ и ФТИ им. А.Ф. Иоффе, выполняющие исследовательские функции. Вывод токамака Т-15МД на 12 МВт мощности нагрева плазмы позволит использовать его на общемировом уровне. К 2030 году планируется довести эту мощность до 25 МВт. Это большой шаг к термоядерной энергетике», – поделился он. 

Кирилл Ильин также отметил, что реализация ФП-3 даст дополнительный толчок развитию высокотехнологичных отраслей отечественной промышленности. В частности, будет налажено производство высокотемпературных сверхпроводящих проводников (ВТСП), появятся экспериментальные обоснования использования тория в ядерном топливном цикле, различные отрасли получат новые сверхпрочные материалы, наукоемкое оборудование и робототехнику. Всё это в комплексе внесет значимый вклад в устойчивое развитие страны до 2050 года. 

Представляя результаты концептуальной проработки проекта ТРТ в сравнении с проектом создаваемого с участием России международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР, директор Частного учреждения «ИТЭР-Центр» Анатолий Красильников отметил, что международный проект не реализует все современные технологии, например, такие как литиевая защита первой стенкой, ядерными бланкеты, ВТСП-катушки магнитной системы и другие. Все эти технологии, по его мнению, будут реализованы при создании ТРТ в России. В глобальном масштабе ТРТ разрабатывается как плазменный прототип термоядерного источника нейтронов для гибридного реактора.

Другие участники совещания также рассказали о результатах научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы за первое полугодие 2022 года. В частности, в Физико-техническом институте имени А.Ф. Иоффе (РАН) для действующих и перспективных отечественных установок создают высокоэффективные системы нагрева плазмы и генерации тока. В Институте прикладной физики РАН разрабатывают высокоэффективные гиротроны, предназначенные для нагрева электронной компоненты плазмы и управления током в установках нового поколения (ТРТ, ДЕМО). Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН ведет работы по инжекторам мегаэлектронвольтного диапазона – источникам атомарных и ионных пучков нового поколения повышенной мощности. В НИЦ «Курчатовский институт» специалисты разрабатывают бланкет гибридных систем, в частности для наработки ²³³U. В ГНЦ НИИАР на реакторе БОР-60 испытывают конструкционные материалы (сталь ЭК181, ЧС139, ЧС138) для гибридного бланкета будущей гибридной реакторной установки. В НИКИЭТ занимаются обоснованием уникальных конструктивных решений гибридных систем для создания новой экспериментально-стендовой базы термоядерных исследований. Например, рассмотрено 36 вариантов бланкета с разными сырьевыми изотопами, топливными композициями, теплоносителями.

В заключительной части встречи директор отделения магнитных и оптических исследований ГНЦ РФ ТРИНИТИ Анатолий Житлухин рассказал о работах по созданию импульсно-периодического электрореактивного двигателя на базе квазистационарного плазменного ускорителя. По его словам, уже создан эскизный проект и определены ключевые параметры двигателя. Разрабатываются системы вакуумной откачки выбрасываемого рабочего тела и периодической коммутации и зарядки конденсаторного накопителя. В 2023 году специалисты планируют создать ускоритель с системой активного охлаждения, в 2024 – приступить к его ресурсным испытаниям. В будущем полученные технологии будут использоваться для создания маршевого двигателя космического транспортного модуля.

Подводя итоги, директор направления научно-технических исследований и разработок Госкорпорации «Росатом», научный руководитель ФП-3 Виктор Ильгисонис указал на необходимость прогнозного анализа рисков, неизбежных при выполнении инновационных разработок, характерных для ФП-3, и порекомендовал его участникам ускорить процессы контрактации и разработки технических заданий на выполнение следующих этапов работ.

Для справки:

Комплексная программа «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ» (КП «РТТН») разработана Госкорпорацией «Росатом» совместно с НИЦ «Курчатовский институт», Российской академией наук, а также Министерством науки и высшего образования РФ. Она включает разработку новых передовых технологий и материалов, образцов новой техники, техническое перевооружение, строительство уникальных комплексов и объектов инфраструктуры в области атомной энергетики и управляемого термоядерного синтеза, а также атомных станций малой мощности. 

Третий федеральный проект (ФП-3 КП РТТН) «Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий» делится на пять исследовательских направлений: Разработка и имплементация базовых термоядерных технологий; Исследования и разработки по гибридным реакторным технологиям и системам; Разработка инновационных плазменных технологий, в том числе опытно-промышленных; Разработки и исследования в области лазерного термоядерного синтеза и лазерных технологий; Разработка нормативной базы термоядерных и гибридных систем, обеспечение лицензионной деятельности, обмен научно-технической информацией. Также среди задач – проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в обеспечение сооружения и технического перевооружения действующих объектов управляемого термоядерного синтеза в России. Реализация федерального проекта в нашей стране позволит сделать существенный шаг к решению проблемы освоения и использования термоядерной энергии.