5 февраля 2021

Развитие ключевых проектов по термоядерной энергетике в 2020 году

Atomic-Energy.ru
CNNC Китайский токамак HL-2M CNNC

В 2020 году китайский термоядерный реактор HL-2M, расположенный в городе Чэнду провинции Сычуань, был наконец-то сдан в эксплуатацию, а токамак K-STAR в Южной Корее побил свой собственный рекорд по удержанию плазмы. В то же время Великобритания ищет площадку для своего планируемого коммерческого токамака STEP, а научные учреждения России решили более тесно сотрудничать в области развития технологий термоядерного синтеза.

Китайский токамак HL-2M 

Токамак HL-2M в Юго-Западном институте физики CNNC (SWIP) сейчас способен генерировать плазму с температурой более 150 миллионов градусов по Цельсию и, как ожидается, в ближайшее время значительно укрепит научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки ключевых технологий в области физики плазмы в Китае.

В частности, HL-2M будет обеспечивать ключевую техническую поддержку участия Китая в проекте Международного термоядерного экспериментального реактора (ITER) и в передовых областях исследований, таких как изучение “нестабильности энергетических потоков” (“flux instability”) и магнитных явлений при сверхвысокой температуре в плазме.

Токамак HL-2M, разработанный и построенный китайским институтом  SWIP, представляет собой модернизацию предыдущей китайской модели HL-2A - одного из трех основных отечественных токамаков, которые сейчас эксплуатируются в Китае. Два других – это экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST) в Институте физических наук Китайской академии наук (ASIPP) в Хэфэе и J-TEXT в Хуачжунском университете науки и технологий (HUST). Эти проекты теперь прокладывают путь для Китайского испытательного реактора термоядерного синтеза (CFETR), предварительный концептуальный проект которого был завершен в 2015 году, а инженерное проектирование началось в 2017 году.

Южнокорейский термоядерный реактор K-STAR

Южнокорейский термоядерный реактор K-STAR в Национальном исследовательском институте термоядерного синтеза (NFRI), который также участвует в проекте ИТЭР, в ноябре смог удержать плазму при температуре 100 миллионов градусов Цельсия в течение 20 секунд – став первым в мире токамаком, поддерживающим плазму более 10 секунд при этой температуре. Ранее в NFRI достигали уровня плазмы в течение 1,5 секунд в 2018 году и 8 секунд в марте 2020 года. Теперь институт NFRI стремится к выходу на 300 секунд к 2025 году, а также планирует ввести в эксплуатацию Демонстрационный термоядерный реактор нового поколения K-DEMO к 2040 году.

Южнокорейский термоядерный реактор K-STAR

Британский сферический токамак для производства энергии STEP

В Великобритании правительство призвало местные сообщества по всей стране выдвинуть предложения о размещении национального проекта Сферического токамака для производства энергии (STEP), который разрабатывается и будет построен Управлением по атомной энергии Великобритании (UKAEA). Токамак STEP будет интегрированным проектом с присутствием значительной части инфраструктуры от полноценной электростанции и должен будет продемонстрировать коммерческую жизнеспособность технологии термоядерного синтеза. 

Местные сообщества Великобритании до конца марта 2021 года должны представить свои площадки и продемонстрировать, что в их районе будет соблюдаться оптимальное сочетание социальных, коммерческих и технических условий для размещения токамака STEP. В дополнение к выделению проекту STEP финансирования в размере 222 млн фунтов стерлингов (297 млн ​​долларов США), правительство Великобритании заявило, что к 2025 году оно дополнительно инвестирует 184 млн фунтов стерлингов в другие новые объекты для развития технологий термоядерного синтеза, сопутствующей инфраструктуры и необходимого обучения.

Сейчас основная цель Великобритании состоит в том, чтобы разработать «концептуальный дизайн» токамака STEP к 2024 году, получить полностью разработанный проект и разрешение на строительство к 2032 году, и  начать полноценную эксплуатацию с 2040 года.

Концепция британского Сферического токамака по производству энергии STEP

Расширение научного сотрудничества в России

В свою очередь Российская академия наук, Курчатовский институт и Госкорпорация “Росатом” договорились о совместной разработке перспективных термоядерных и плазменных технологий в течение следующих четырех лет.

«Материальная база и инфраструктура для термоядерных исследований в институтах РАН, Росатоме  и Курчатовском институте будут существенно обновлены. Будут разработаны перспективные технологии и созданы образцы нового оборудования, которые на практике продемонстрируют результативность проводимых термоядерных исследований», - отметил Виктор Ильгисонис, директор по научно-техническим исследованиям и разработкам ГК “Росатом”.

В Росатоме также заявили, что данный проект «носит поистине общенациональный характер – с точки зрения масштаба задач, широты охвата и уровня запланированных результатов». 

Международный проект ИТЭР

Строительство крупнейшего в мире токамака ИТЭР также успешно продолжается в городе Кадараш во Франции. В ноябре Совет Организации ИТЭР заявил, что в ходе видеоконференции была рассмотрена эффективность проекта ИТЭР в отношении выхода на первую плазму с учетом ограничений текущей пандемии COVID-19. В заявлении говорится, что проекту «в значительной степени удалось продолжить стабильную работу, как в отношении поставки участниками первых в своем роде уникальных компонентов, так и в отношении работ по их установке и сборке на рабочем месте».

Строительная площадка ИТЭР