Виктор Ильгисонис: Россия лидирует в технологиях термоядерного синтеза

В начале ноября на площадку Международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР во Франции была отправлена уникальная сверхпроводниковая катушка, изготовленная в России и по российской технологии. Международный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР) – высокотехнологичный проект с участием России, остановить который никто не решается даже в условиях санкций. О перспективах участия российских ученых в международном проекте по термоядерному синтезу и о сегодняшнем состоянии национальных исследований в области термоядерной энергетики РИА Новости рассказал директор направления научно-технических исследований и разработок Госкорпорации "Росатом", вице-председатель Совета ИТЭР, член-корреспондент РАН Виктор Ильгисонис.

– Виктор Игоревич, термоядерный синтез – потенциально безопасный и бесконечный источник энергии. Что сдерживает создание работающей термоядерной установки сегодня, в чем главная проблема?

– Сдерживает, в первую очередь, колоссальная сложность задачи. Мы уже привыкли говорить о термояде походя. Но задумайтесь, о чем идет речь? Об одном из самых фундаментальных вопросов мироздания, о попытке воспроизвести устройство звёзд! Если бы мы решили в лабораторных условиях воссоздать жизнь – это было бы сопоставимо по сложности. Мы знаем как устроены живые организмы, изучили протекающие в них процессы на макроскопическом, клеточном и даже молекулярном уровнях, расшифровали устройство ДНК, умеем модифицировать геномы, но всего этого, оказывается, недостаточно. Создать жизнь в лаборатории до сих пор не смогли.

– В термояде мы продвинулись значительно дальше. Нам понятна физика процессов, и, кстати, в нашем арсенале уже присутствуют работающие термоядерные установки; возможность протекания реакций в лабораторных условиях экспериментально подтверждена! Вопрос сегодня в большей степени технический: эти установки должны выдавать более высокие характеристики, работать стабильно в течение длительного времени и, в конечном счете, производить электроэнергию, причем по приемлемой цене.

– Как вы считаете, удастся ли преодолеть эти технические сложности на сегодняшнем этапе развития науки?

– Именно этим и занято мировое термоядерное сообщество. Установки термоядерного синтеза находятся на пределе сегодняшних технологических возможностей, причем человечества в целом, а не одной отдельно взятой страны. Поэтому-то работы по термоядерному синтезу, полностью засекреченные на начальном этапе, стали предметом самого широкого и открытого международного сотрудничества, квинтэссенцией которого является проект ИТЭР.

– ИТЭР – один из самых грандиозных научных проектов в истории, и роль России в нем очень значительна. Как повлияла на исследования сегодняшняя политическая и экономическая ситуация?

– Не хочу быть пророком и что-то предсказывать, но на сегодня ИТЭР – это единственный крупный международный проект, участие в котором Российской Федерации (именно как полноценного партнера, а не на уровне отдельных специалистов) не только не подвергается сомнению, но и не является объектом критики на фоне изменения макрополитической ситуации.

Полагаю, что дело здесь не только в том, что наша страна была главным инициатором проекта ИТЭР, который был сформирован, принят и стал развиваться благодаря энтузиазму и высочайшему авторитету академика Евгения Велихова. И даже не в том, что вклад России в этот проект достаточно весом. Думаю, что дело в том духе взаимного доверия и уважения, который сформировался в термоядерном научном сообществе за более чем полувековое сотрудничество. И который, я надеюсь, послужит в дальнейшем восстановлению утраченных связей и взаимопонимания также и в других сферах.

– Россия должна изготовить и поставить более двух десятков различных систем. В первую очередь, это элементы конструкции собственно токамака – устройства для удержания высокотемпературной плазмы. Это различные патрубки, порт-плаги (диагностические модули с тысячами датчиков для анализа горения плазмы), панели камеры, ключевые узлы дивертора – устройства, принимающего на себя основной поток выходящей из токамака плазмы чудовищной мощности (до 10 тысяч киловатт на 1 квадратный метр). Это и сверхпроводники для магнитной системы установки, и собранная из такого сверхпроводника уникальная катушка, если уместно так называть двухсоттонное сооружение диаметром 9 метров, которое мы ранее упомянули. Затем, это мощные электротехнические компоненты, различные системы диагностики плазмы, устройства для ее нагрева – гиротроны.

– Да, гиротрон – это российское изобретение, предназначенное для нагрева электронов плазмы электромагнитными волнами. Изначально в концепции токамака предполагалось, что плазму можно греть протекающим по ней током – как в обычном электронагревателе. Этот принцип реализовали, но оказалось, что для достижения термоядерных температур такого нагрева недостаточно. Поэтому были придуманы способы так называемого неиндукционного нагрева плазмы, причем ионы и электроны плазмы эффективнее нагревать по отдельности, используя явление резонанса. Гиротрон выдает СВЧ-излучение на частоте вращения электронов в магнитном поле, и эта частота почти не зависит от скорости вращения. Поэтому предельные температуры нагрева практически неограничены.

– Стоит сказать об устройствах нагрева плазмы посредством инжекции быстрых нейтральных атомов. "Быстрых" означает – с энергией, значительно превышающей температуру плазмы. Такие инжекторы, на мой взгляд, лучшие в мире, производит новосибирский Институт ядерной физики имени Г.И. Будкера. Так же, как и гиротроны, отечественные инжекторы работают на термоядерных установках во многих странах мира. Во многом уникальными являются и наши диагностические системы и используемые в них детекторы.

– ИТЭР – это крайне важный и принципиальный шаг на пути к термоядерной энергетике. Целый ряд систем, необходимых для будущего энергетического реактора, создается и будет опробован впервые. Но, главное, – то, что ИТЭР выступает драйвером технологического развития его участников. Осваиваются и внедряются передовые технологии, изобретаются новые материалы и конструкторские решения, обеспечивается небывалое доселе качество производства. Все это будет доступно каждому участнику проекта. В ходе разработки и сооружения ИТЭР формируются представления о дальнейшей оптимизации конструкции термоядерного реактора, новые идеи и прогрессивные решения, которые участники проекта будут эксплуатировать в своих национальных программах. Благодаря поддержке президента РФ такая программа есть сегодня и в России – это федеральный проект "Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий". И следующие шаги на пути к термоядерной энергетике будут определяться не только достижениями ИТЭР, но и результатами реализации этих программ.

– Что помогает России оставаться среди лидеров в области термоядерной энергетики? Дело в традиции и прошлых заслугах наших ученых или в том, каких результатов мы добиваемся сегодня?

– Не секрет, что наука у нас финансируется на уровне, заметно уступающем уровню финансирования в наиболее развитых странах; термоядерная наука исключением не является. Но если целенаправленно направлять эти средства на развитие оригинальных идей, которые до сих пор вырабатывают российские специалисты, мы можем не отставать и даже в чем-то опережать наших зарубежных коллег. Когда нельзя взять количеством, надо брать качеством. Мы должны сосредоточиться на новых разработках, до которых пока еще не дошли руки у зарубежных ученых, но которые представляются нам важными и перспективными.

– Собственно, так было всегда. Именно наши ученые создали первые токамаки и доказали их эффективность, после чего весь мир стал развивать эту технологию. Мы первыми сделали токамак из сверхпроводящих материалов – сегодня термоядерный реактор немыслим без сверхпроводящей магнитной системы. Мы первыми продемонстрировали возможность нагрева электронной компоненты плазмы гиротронами. Первыми доказали эффективность вытянутости сечения плазмы, получили ставшими классическими результаты в теории высокотемпературной плазмы. Статус российских ученых в области термояда до сих пор высокий, авторитет российской науки пока никто не подвергает сомнению. И сейчас, развивая плодотворные дебютные идеи, мы в состоянии обеспечить себе лидерство и в дальнейшем.

– Крайне важными факторами являются преемственность существующих в России научных школ и использование их потенциала для подготовки новых высококвалифицированных кадров. Сейчас, когда в высшем образовании сделан упор на массовость обучения при неизбежном в этом случае снижении среднего качества подготовки, крайне необходимо наличие вузов, пусть небольших, но обеспечивающих действительно элитарный уровень образования ориентированной на науку молодежи – так, как это было задумано при создании МФТИ в середине прошлого века. "Росатом" сделал шаг в этом направлении, инициировав проект Национального центра физики и математики в городе Саров с созданием при нем филиала МГУ имени М.В. Ломоносова. Очень хотелось бы, чтобы эта инициатива была поддержана не по остаточному принципу.

– Согласно отчету Международного энергетического агентства World Energy Outlook, 600 миллионов человек в мире не имеет доступа к электричеству. Изменит ли термоядерная энергетика эту ситуацию? Какие еще качественные, политические, экономические изменения она может принести в жизнь людей?

– Очень хочется на этот вопрос ответить "да, конечно изменит", но я бы не стал фантазировать по этому поводу. Технологические прорывы отнюдь не всегда и не всюду приводят к прогнозируемым экономическим и социальным эффектам. Тем не менее, иного пути прогресса, помимо технологического развития,человечество до сих пор не изобрело. И я надеюсь, что термоядерные исследования будут оставаться важным фактором такого развития.