31 августа 2021

Андрей Кузнецов, директор Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ: "На "Мифисте" можно проводить эксперименты, невозможные на промышленных токамаках

НИЯУ МИФИ Андрей Кузнецов НИЯУ МИФИ

Ученые НИЯУ МИФИ создали учебный токамак "Мифист" для исследований и подготовки молодых специалистов в области термоядерного синтеза. Этот токамак стал единственным учебным в России. В текущем году студенты защитили по данному проекту свои первые дипломные работы. Подробнее о создании "Мифиста", подготовке специалистов и сотрудничестве с Курчатовским институтом в интервью "Интерфаксу" рассказали директор Института лазерных и плазменных технологий (Институт ЛаПлаз) НИЯУ МИФИ Андрей Кузнецов и руководитель проекта "Мифист", старший научный сотрудник Института ЛаПлаз МИФИ Степан Крат.

- Андрей Петрович, "Мифист" помимо проведения исследований позволяет готовить новые кадры. Насколько высока сейчас потребность в специалистах в области термоядерного синтеза в России?

- На сегодняшний день потребность в профессиональных исследовательских кадрах в области физики термоядерной плазмы в России просто "зашкаливает". Этому способствует, в том числе, запуск в работу в ближайшем будущем первого в мире термоядерного реактора ITER.

Россия равноправный участник этого масштабного международного научного проекта. Участие в нем предполагает не только поставку научного оборудования, но и подготовку высококвалифицированных кадров, а также проведение исследований, помогающих оптимизировать и улучшить эффективность экспериментов в реакторе-токамаке ITER. По заказу ИТЭР сотрудники Института ЛаПлаз выполнили большой комплекс работ. Наш учебный токамак "Мифист" создавался для развития исследований в университете. Кроме того, наличие небольшого и удобного для эксплуатации токамака позволит повысить качество и увеличить количество подготовки кадров для ИТЭР.

Спрос на такие кадры также вырос благодаря старту в России национальной термоядерной программы. В ее рамках ГК "Ростом" и НИЦ "Курчатовский институт" создают крупные исследовательские установки. Одной из которых является токамак Т-15МД, физический запуск которого состоялся в мае этого года в Курчатовском институте. НИЯУ МИФИ единственный университет - участник программы отвечает за подготовку кадров.

- Какова роль "Мифиста" в этом сотрудничестве?

- Прежде всего, "Мифист" необходим для образования. По учебникам вы не воспитаете ученого. Воспитать его можно только обучая: разбирать, собирать, измерять, анализировать и делать выводы. Пока вы всю эту цепочку не пройдете, исследователя из вас не получится. На крупных установках невозможно тренироваться в силу многих причин. Там очень высокие требования безопасности, требования к квалификации специалистов. Ученый заходит на большую установку с огромными знаниями, но ему нужны и специфические квалификации, которые дает только практика. Сейчас мы можем дать эти квалификации своим студентам.

Так, на "Мифисте" будут проводиться лабораторные работы студентов. Крупные токамаки для этого не предназначены. Благодаря гибкости установки, ее простоте и сравнительно небольшим размерам на ней легко проводить эксперименты, невозможные на промышленных токамаках. При этом действия ребят максимально приближены к тем, которые будут выполняться на больших токамаках уровня MegaScience. Так наши выпускники получают исследовательские квалификации, которые так необходимы при работе в международных проектах.

При этом есть мнение, что термоядерная реакция подразумевает радиацию. Хочу заверить, что никакой радиации в Институте ЛаПлаз нет, поскольку ученые не работают там с тяжелыми изотопами водорода. Они изучают физику плазмы, используя обычный водород.

НИЯУ МИФИ Степан Крат НИЯУ МИФИ

- Степан, ученые говорят, что токамаки будут способствовать развитию исследований в области термоядерного синтеза. Каким вы видите ближайшие перспективы в области получения термоядерной энергии?

- Существует концепция, которую продвигает Курчатовский институт, и которая объединяет лучшее из классических ядерных технологий и термоядерного синтеза. Это концепция гибридных реакторов, которые сразу решают проблему атомных отходов и делают атомную энергетику безопасной.

Согласно этой идее, необходимо обложить стенку термоядерного реактора, например, отработанным ядерным топливом и зажечь внутри токамака плазму, которая начнет давать выход нейтронов. Они взаимодействуют с обкладкой и за счет этого реакция деления ядерных отходов ускоряется. При этом получается и полезный выход из обкладки. Таким образом, ядерные отходы снизятся до безопасного уровня, намного увеличив коэффициент использования ядерного топлива.

- Получается, что в ближайшем будущем генерировать энергию будут гибридные реакторы. Как далеко до создания настоящего термоядерного реактора? Например, Илон Маск говорит, что такие могут появиться уже "через 20 лет".

- Константа в 20 лет действительно существует. Термояд - это один из самых сложных проектов человечества за всю его историю. Проблем в научных и особенно инженерных решениях очень много. Думаю, что на этот раз этот срок - 20 лет до появления промышленной энергетической станции - действительно реалистичен.

Не менее важно и другое: благодаря небольшим исследовательским установкам, как токамак "Мифист", возможны открытия в ближайшее время. Например, согласно разработанной концепции Леонида Захарова (ведущий ученый, работавший в МИФИ в рамках мега-гранта - ИФ), если сделать определенным образом стенку, то уже на существующих токамаках, которые были построены в 70-е годы прошлого века, можно будет получать положительный выход энергии. Это, например, JET - британский токамак, самый крупный из действующих в мире. Испытать на нем решение сходу невозможно, это достаточно нетривиальная концепция. Однако если проверить идею у нас в МИФИ, и она подтвердится, появится основание для дальнейших исследований в том же Курчатовском институте на установке Т-15МД. А от нее недалеко и до британского JET.

Наша установка позволяет пойти непроторенным путем, заняться поиском вдали от классического понимания термояда.