В основе ИТЭР — разработанная советскими учеными О.А. Лаврентьевым, А.Д. Сахаровым, И.Е. Таммом, Л.А. Арцимовичем установка токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), позволяющая удерживать магнитным полем плазму с температурой до 150 миллионов градусов по Цельсию (для сравнения — температура ядра Солнца составляет 40 миллионов градусов).
В случае успешного решения задач, поставленных перед проектом ИТЭР, человечество уже в обозримом будущем сможет рассчитывать на неисчерпаемый источник энергии — фактически «рукотворное солнце».
Ученые «Росатома» проводят эксперименты и по инерциальному термоядерному синтезу. В 2019 году была собрана камера взаимодействия лазерного излучения с мишенью для самой мощной лазерной установки в мире, созданной в Сарове. Примечательно, что идею ее создания советские ученые предложили еще в 1961 году, так что она, зарожденная в прошлом, реализована в настоящем, которое стремительно, прямо на наших глазах, превращается в будущее. Быстрые реакторы Вместе с тем в ближайшие десятилетия ведущая роль сохранится за традиционной атомной энергетикой, основанной на реакциях деления ядер урана. Однако, если продолжать использовать ядерное топливо так, как это делают большинство АЭС в мире — с реакторами на тепловых низкоэнергетических электронах, — уже в обозримом будущем наступит исчерпание разведанных запасов урана. Выход — ядерные реакторы на быстрых нейтронах, технология, в которой Россия на сегодня является безусловным лидером. Представьте, что зола, которая осталась в костре после сгорания дров, в специальной печи вновь превращается в топливо. Причем энергетический потенциал этой золы в 141 раз превосходит дрова. Именно такой эффективностью может в перспективе обладать реактор на быстрых нейтронах. Тепловые реакторы также называют «медленными», потому что в качестве теплоносителя в них используется вода, которая замедляет нейтроны и отнимает у них энергию. В таком состоянии нейтроны способны вызывать деление только ядер 235U, которого в уране всего 0,7 %. Для первых в мире и пока единственных промышленных реакторов на быстрых нейтронах в качестве теплоносителя используется расплавленный натрий, который не замедляет нейтроны. При организации замкнутого топливного цикла быстрые реакторы способны будут дожигать весь 238U, а это уже 99,3 % урана. Быстрые реакторы в качестве топлива могут также использовать торий, запасы которого втрое превышают запасы урана.
24 февраля 2021 года четвертый блок Белоярской АЭС с реактором БН-800 был включен в сеть после планово-предупредительного ремонта. Впервые в реактор было загружено только уран-плутониевое топливо — 160 сборок. Доля МОКС-топлива, с которым связывают завтрашний день атомной энергетики, выросла до трети. В январе 2022 года — до двух третей. В конце июня во время планового ремонта в реактор загрузили последнюю треть, а в начале сентября 2022 года блок включили в сеть. Это важный шаг в выстраивании двухкомпонентной атомной энергетики с замыканием ядерного топливного цикла. «До настоящего времени в основном только Франция промышленно использовала МОКС-топливо для выработки электроэнергии. Для изготовления такого топлива использовали плутоний, наработанный в реакторах на тепловых нейтронах. Его добавляли в количестве до 5 % к урану, обогащенному по 235-му изотопу. Это была попытка перейти от открытого ядерного топливного цикла к замкнутому, — поясняет начальник отдела технологий топлива для быстрых и газовых реакторов ВНИИНМ Андрей Давыдов. — Россия же пошла по другому пути: использование МОКС-топлива в реакторах на быстрых нейтронах позволяет вовлечь порядка 20 % плутония».
Следующий гигантский шаг — БН-1200, первый в мире коммерческий быстрый реактор с натриевым теплоносителем, на площадке сооружения которого начались инженерные изыскания.
(По материалам газеты «Страна Росатом».)