В погоне за вторым Солнцем
В Национальном ядерном центре Казахстана несколько различных направлений, где могут проявить себя казахстанские учёные.
Так, отечественные корифеи наук задались целью решить общемировую проблему получения термоядерной энергии. Для экспериментов в области получения управляемого термоядерного синтеза используют возможности уникальной установки «Токамак» – тороидальной камеры с магнитными катушками.
Как пояснил заместитель главного инженера Национального ядерного центра Денис Зарва, установка «Токамак» – самая большая из сферических и единственная в Азии и Восточной Европе.
– На сегодняшний день мировое сообщество заинтересовано в исследованиях на нашей установке, заключены договоры о сотрудничестве с ЕС, странами СНГ, Японией, Великобританией, обсуждаются договоры о сотрудничестве с США и различными частными компаниями, – сообщил он.
Во Франции создаётся международный термоядерный экспериментальный реактор, в работе над которым участвуют Казахстан, Россия, США, страны Евросоюза, Китай, Индия, Южная Корея, Япония.
– К сожалению, возникли некоторые технические трудности по сборке и монтажу, поэтому запуск переносится с 2025 на 2035 год. У нас есть ещё время, чтобы провести исследования, обеспечить партнеров, может быть, новыми данными, технологиями, что ещё более улучшит результат.
Как пояснили физики ядерного центра, в деле создания управляемого термоядерного синтеза (по сути, Солнца в земных условиях с неисчерпаемой энергией) человечество столкнулось с рядом серьёзных задач.
Как известно, на земном светиле происходят термоядерные реакции многоуровневого превращения водорода в гелий, что дает свет и тепло. Создать реактор с гравитационным полем, равным солнечному, для поддержания условий для термоядерной реакции невозможно, поскольку масса реактора должна быть равной массе Солнца, иначе говоря, весить 332 940 масс Земли. Решение этой проблемы нашли в электромагнитных полях, что вполне способны к обжатию и нагреву термоядерного топлива – плазмы.
Ученые задались созданием такого реактора, который бы на единицу веса топлива выдавал в 100 раз больше энергии, чем при расщеплении урана, и в 10 миллионов раз больше, чем при сжигании органического топлива. Для понятия процессов работы такого реактора будущего создали установку «Токамак».
Денис Зарва подчеркнул, что, решая проблему всего человечества, физики-ядерщики договорились не скрывать свои достижения в области термоядерного синтеза.
– Ни одна страна мира в одиночку с этими сложнейшими задачами, как научными, так и техническими, справиться не сможет, – заявил спикер. – Это не бег наперегонки, это коллаборация. Когда коллеги достигают определённых результатов, их достижения используются всем сообществом термоядерщиков. Цель единая для всех: возможность получения положительной энергии, которая в 10 раз будет превышать энергию, потраченную на работу самого комплекса по созданию плазмы.
Как только эти технологии пойдут в серию, это будет новая веха в истории нашей планеты, которая ознаменует переход к термоядерной энергетике.
Металл водородного энергобудущего
Занимает умы казахстанских физиков Национального ядерного центра и создание металлов для атомной и водородной энергетики.
Как сообщил директор центра технологических компетенций Арман Миниязов, созданное руками казахстанских инженеров оборудование позволяет проводить металловедческие эксперименты.
– В некоторых странах уже есть транспорт на водороде, есть малые станции по обеспечению электроэнергией именно на основе водорода, – рассказал ученый. – Однако одна из проблем – водород взрывоопасный, поэтому мы занимаемся разработкой материалов, которые без давления, как в губке, смогут его хранить.
Один из таких материалов казахстанские исследователи создали на основе магния. В нем намерены хранить водород в твердофазном состоянии, благодаря чему элемент можно будет многократно безопасно использовать.
– Материал позволяет хранить водород в своей кристаллической решётке, давая возможность самому лёгкому химическому элементу занимать свободные ячейки, – пояснила начальник лаборатории перспективных материалов Нурия Мухамедова. – Это наиболее безопасный вариант.
Не забывают ученые и об атомной энергетике. Нурия Мухамедова напомнила, что корпус реактора построен из нержавеющей стали с эксплуатацией более 50 лет. В лаборатории перспективных материалов разрабатывают подвиды материалов, дисперсионно уплотнённых оксидами, что позволит увеличить их коррозионную и эксплуатационную стойкость, а следовательно – безопасность.
Разработки сотрудников Национального ядерного центра входят в концепцию развития водородной энергетики в Казахстане. Она рассчитана до 2040 года. По ней объем вводимых электролизерных мощностей для производства водорода, а равно мощность возобновляемых источников энергии для производства экологически чистого водорода, должны достигнуть минимум 10 гигаватт. Объем потенциальных инвестиций в сектор водородной энергетики планируют довести до пяти триллионов тенге.
В концепции предусмотрена поддержка развития отечественных исследователей и производителей технологий водородной энергетики, увеличение доли отечественных технологий до 20 процентов по сравнению с аналогичными зарубежными образцами. Также в программу входит производство водорода и попутных ценных продуктов из водородсодержащего газового сырья с гарантированной ликвидностью и высокой добавочной стоимостью, с применением высокоэнергетических атомных реакторов и источников ионизационного излучения.
Константин ШЕЛКОВ.
Павлодар – Курчатов – Павлодар. Фото автора.