Сколько стоит термоядерный реактор?

Нулевые выбросы парниковых газов, минимальные количество быстрораспадающихся радиоактивных отходов, неограниченные запасы топлива для реактора — всё это слишком хорошо, чтобы быть правдой. И действительно, белоснежной яхте энергетической мечты о дешёвом и чистом управляемом термояде не дают разогнаться подводные рифы экономической целесообразности.

Известные сегодня конструкции термоядерных реакторов слишком дороги, чтобы составить хоть какую-то конкуренцию ископаемому топливу. Тем не менее исследователи из Вашингтонского университета надеются воплотить мечту в жизнь. Они разработали новую концепцию термоядерного реактора, который, расширенный до размеров большого коммерческого предприятия, сможет конкурировать по затратам с аналогичными по генерируемой мощности угольными электростанциями.

Команда конструкторов впервые опубликовала результаты своих исследований весной 2013 года и представила их на FEC 2014 — ХХV Международной конференции МАГАТЭ по энергии термоядерного синтеза в Санкт-Петербурге.

«На сегодняшний день эта конструкция обладает наибольшим потенциалом экономичного производства термоядерной энергии», — утверждает Томас Жарбо (Thomas Jarboe), профессор аэронавтики и астронавтики Вашингтонского университета.

Конструкция, получившая название диномак (dynomak), опирается на известные технологии и создаёт внутри закрытого пространства устойчивое магнитное поле для удержания плазмы достаточно длительное время, чтобы смогла протекать термоядерная реакция. Тепло, вырабатываемое реактором, нагревает хладагент, который используется для вращения турбин, генерирующих электричество, примерно так же, как происходит на обычных АЭС.

Среди известных методов, с помощью которых создают магнитное поле, имеющее ключевое значение для поддержания термоядерной реакции, — реактор, разработанный в Вашингтонском университете и известный как сферомак (spheromak). Корни термина в сферической форме реактора, особенность которого в том, что большую часть необходимого для работы магнитного поля создают электрические токи, протекающие в самой плазме. Это позволяет снизить затраты материалов и уменьшить размеры реактора.

«Традиционный» метод создания мощного магнитного поля реализуется во Франции, где строится экспериментальный термоядерный реактор Iter. Он намного больше сферомака и диномака, так как в нём магнитное поле создают внешние сверхпроводящие катушки, вращающиеся вокруг устройства. Американская концепция значительно компактнее и примерно в десять раз дешевле, но при этом способна производить в пять раз больше энергии.

Сравнивая возможные затраты на строительство термоядерной электростанции мощностью 1 ГВт с затратами на возведение угольной электростанции аналогичной мощности, исследователи пришли к выводу, что затраты примерно одинаковы. Если на строительство угольной электростанции потребуется около 2,8 млрд долларов, то термоядерный реактор обойдётся в 2,7 млрд.

Впрочем, в отличие от проекта Iter, на который израсходовано уже около 10 млрд евро, речь о строительстве работающего прототипа, способного производить энергию в количестве, достаточном для коммерческого использования, пока не идёт.