Энергия звезд. В Новосибирске создают безопасный ядерный реактор

Создание ядерного реактора нового типа приблизили новосибирские ученые. Специалисты разработали ключевой элемент конструкции, разогревающий материал до нескольких миллиардов градусов. Термоядерный реактор на основе этого устройства будет практически безопасен. Новая разработка найдет применение в лечении рака и оборонной промышленности. 

Ученые из новосибирского Института ядерной физики им. Будкера Сибирского отделения РАН создали первый опытный образец атомарного инжектора плазмы — системы нагрева для будущего термоядерного реактора. Его мощность достигает 5 МВт. До конца года соберут второй образец, размер которого будет максимально приближен к реальному. Его мощность составит 10 МВт, а энергия пучка — 1 МВ. 

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера (ИЯФ) Сибирского отделения РАН создан в 1958 году в Новосибирском Академгородке на базе лаборатории новых методов ускорения Института атомной энергии, возглавляемого И.В. Курчатовым. ИЯФ выполнил довольно внушительный объем работ для Большого адронного коллайдера в CERN. Пять сотрудников ИЯФ названы официальными соавторами и участниками открытия бозона Хиггса. Это один из ведущих мировых центров в области физики высоких энергий, физики и техники ускорителей, источников синхротронного излучения и лазеров на свободных электронах, физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза. 

Через несколько лет ученые планируют создать работающий прототип инжектора с мощностью в 30–50 МВт. Серийное производство инжекторов начнется примерно через 10 лет. Эта установка еще на шаг приближает исследователей к созданию промышленного термоядерного реактора. 

Управляемый термоядерный синтез (УТС) — процесс получения более тяжелых атомных ядер из более легких с целью получения энергии.Вв отличие от взрывного термоядерного синтеза (используемого в термоядерных взрывных устройствах), синтез носит управляемый характер. УТС отличается от традиционной ядерной энергетики тем, что в последней используется реакция распада, в ходе которой из тяжелых ядер получаются более легкие ядра.

Новосибирские физики разрабатывают инжектор по заказу американской компании Tri Alpha Energy, в совет директоров которой входит глава «Роснано» Анатолий Чубайс. Эта компания работает над созданием термоядерного реактора, используя новую технологию термоядерного синтеза, основанную не на слиянии ядер дейтерия и трития, а на реакции ядер водорода и бора-11. Она приводит к появлению ядра углерода-12, а затем к рождению трех ядер гелия-4 и почти не дает нейтронов. Эта технология считается одной из наиболее перспективных.

Эксперты полагают, что термоядерные реакторы станут практически неисчерпаемым источником чистой энергии. Кроме того, они будут безопаснее, чем существующие атомные, поскольку в термоядерном синтезе не принимает участия уран.

Если российским ученым удастся захватить существенную долю многомиллиардного рынка экологичной термоядерной энергетики, то это в некотором смысле восстановит историческую справедливость. Ведь сама идея создания термоядерного реактора родилась в России.

Специалисты Института ядерной физики полагают, что, помимо термоядерной энергетики, инжекторы нейтральных пучков могут быть использованы и для военных целей. По словам Александра Иванова, генерация нейтральных пучков высокой энергии еще в 80-е годы прошлого века рассматривалась как элемент американской системы СОИ («Стратегическая оборонная инициатива»), однако тогда многие ученые сомневались, что эту идею удастся осуществить.

Еще одним перспективным вариантом использования направленных нейтральных пучков может стать лечение злокачественных опухолей. Конечно, для этого не потребуются настолько мощные инжекторы, как те, что создаются сейчас в Новосибирске, однако принцип их работы будет таким же.