Международный термоядерный экспериментальный реактор

Макет термоядерного реактора

ITER (ИТЭР) — проект международного экспериментального термоядерного реактора.

Первоначально название ITER было образовано как сокращение английского названия International Thermonuclear Experimental Reactor. В настоящее время оно, официально, не считается аббревиатурой, а связывается с лат. iter — путь.

Задача ИТЭР заключается в демонстрации возможности коммерческого использования термоядерного реактора и решении физических и технологических проблем, которые могут встретиться на этом пути.

В настоящее время проектирование реактора полностью закончено и выбрано место для его строительства — исследовательский центр Кадараш (фр. Cadarache), на юге Франции, в 60 км от Марселя.

Страны-участницы

• Страны ЕС (выступают как единое целое)
• Индия
• Китай
• Республика Корея
• Россия и Казахстан
• США и Канада
• Япония

История

• Ноябрь 1985 г. - Советский Союз предложил создать ТОКАМАК (сокращенное название ТОроидальной КАмеры с МАгнитными Катушками) нового поколения с участием стран, наиболее продвинувшихся в изучении термоядерных реакций.
• 1988-1990 гг. - силами советских, американских, японских и европейских ученых и инженеров была проведена успешная концептуальная проработка проекта термоядерного реактора, получившего современное обозначение ITER.
• 21 июля 1992 г. - в Вашингтоне было подписано четырехстороннее (ЕС,Россия,США, Япония) межправительственное соглашение о разработке инженерного проекта ITER.
• 1996 г. - США вышли из проекта.
  

  Место расположения исследовательского центра «Кадараш»
• 2001 г. - технический проект реактора ITER был успешно завершён.
• 2001-2003 гг. - к участию в проекте присоединяется Канада.
• 2003 г. - США вернулись к участию в проекте, а также к ним присоединились Китай и Южная Корея.
• 28 июня 2005 г. - в Москве министры шести сторон-участниц проекта ИТЭР подписали протокол, который определяет место строительства. Международный экспериментальный термоядерный реактор будет построен на юге Франции в исследовательском центре Кадараш ( 43.6875, 5.76166743°41′ с. ш. 5°45′ в. д. / 43.6875° с. ш. 5.761667° в. д. ^(G) ).
• 6 декабря 2005 г. - к консорциуму присоединилась Индия.
• 25 мая 2006 г. в Брюсселе участниками консорциума подписано соглашение о начале практической реализации проекта в 2007 году.
• 1 сентября 2006 - правительство России приняло решение подписать соглашение о создании Международной организации по реализации проекта исследовательского термоядерного экспериментального реактора (ITER), которая будет обладать правами юридического лица способного заключать соглашения с государствами и международными организациями.
• Декабрь 2006 - подписано 40 первых контрактов с персоналом, объявлено о еще 56 открытых рабочих местах.
• 2007-2017 гг. - период строительства реактора.
• 2017-2037 гг. - ожидаются эксперименты в течение 20 лет по истечении которых проект будет закрыт.

Строительство

Подготовка строительной площадки в Кадараш на юге Франции началась в январе 2007 года. Это важный первый этап в длительном десятилетнем строительном процессе, который подразделяется на две основных фазы:

• подготовка физического места
• последующее строительство зданий ITER.

Подготовка площадки

Сооружения ITER будут располагаться в общей сложности на 180 га земли коммуны Сен-Поль-ле-Дюранс (Прованс-Альпы-Лазурный берег, регион южной Франции), которая уже стала домом для французского ядерного научно-исследовательского центра СЕА (Commissariat à l'énergie atomique, Комиссариат атомной энергетики).

Наиболее важная часть ITER — сам токамак и все служебные помещения — будут располагаться на площадке в 1 километр длинной и 400 метров шириной. Предполагается, что строительство продлится до 2017 года. Основная работа на этом этапе выполняется под руководством французского агентства ITER, а в сущности CEA.

Технические данные

ITER относится к термоядерным реакторам типа «токамак». Два ядра: дейтерия и трития сливаются, с образованием ядра гелия (альфа-частица) и высокоэнергетического нейтрона.

${}^{2}_{1}\mbox{H} + {}^{3}_{1}\mbox{H} \rightarrow {}^{4}_{2}\mbox{He} + {}^{1}_{0}\mbox{n} + 17.6 \mbox{ MeV}$

Проектные характеристики

Макет реактора ITER. Масштаб 1:50

Общий радиус конструкции	10,7 м
Высота	30 м
Большой радиус плазмы	6,2 м
Малый радиус плазмы	2,0 м
Объём плазмы	837 м3
Магнитное поле	5,3 Тл
Максимальный ток в плазменном шнуре	15 МА
Мощность внешнего нагрева плазмы	40 МВт
Термоядерная мощность	500 МВт
Коэффициент усиления мощности	10x
Средняя температура	100 MК
Продолжительность импульса	> 400 c

Финансирование

Стоимость проекта оценивается в 12 млрд. долларов. Доли участников распределятся следующим образом:

• Китай, Индия, Корея, Россия, США - каждая по 1/11 суммы;
• Япония - 2/11;
• ЕС - 4/11;

Радиационная безопасность

Термоядерный реактор намного безопасней ядерного реактора в радиационном отношении. Прежде всего, количество находящихся в нем радиоактивных веществ сравнительно невелико. Энергия, которая может выделиться в результате какой-либо аварии тоже мала, и не может привести к разрушению реактора. При этом, в конструкции реактора есть несколько естественных барьеров, препятствующих распространению радиоактивных веществ. Например, вакуумная камера и оболочка криостата должны быть герметичными, иначе реактор просто не сможет работать. Тем не менее, при проектирования ITER большое внимание уделялось радиационной безопасности, как при нормальной эксплуатации, так и во время возможных аварий.

Есть несколько источников возможного радиоактивного загрязнения:

• радиоактивный изотоп водорода  - тритий;
• наведенная радиоактивность в материалах установки в результате облучения нейтронами;
• радиоактивная пыль, образующаяся в результате воздействия плазмы на первую стенку;
• радиоактивные продукты коррозии, которые могут образовываться в системе охлаждения.

Для того, чтобы предотвратить распространение трития и пыли, если они выйдут за пределы вакуумной камеры и криостата, специальная система вентиляции будет поддерживать в здании реактора пониженное давление. Поэтому из здания не будет утечек воздуха, кроме как через фильтры вентиляции.

При строительстве реактора, где только возможно, будут применяться материалы, уже испытанные в ядерной энергетике. Благодаря этому, наведенная радиоактивность будет сравнительно небольшой. В частности, даже в случае отказа систем охлаждения, естественной конвекции будет достаточно для охлаждения вакуумной камеры и других элементов конструкции.

Оценки показывают, что даже в случае аварии, радиоактивные выбросы не будут представлять опасности для населения и не вызовут необходимости эвакуации.

См. также

• National Ignition Facility

Ссылки

• Официальный сайт проекта(англ.)
• Официальный сайт проекта(рус.)
• Интерактивная схема(англ.)
• К. Ллуэллин-Смит. На пути к термоядерной энергетике. Материалы лекции, прочитанной 17 мая 2009 года в ФИАНе.

Координаты: 43°41′15″ с. ш. 5°45′42″ в. д. / 43.6875° с. ш. 5.761667° в. д. ^(G)43.6875, 5.761667