Плазменный мотор: термоядерные реакторы помогут совершать межпланетные перелеты

Ключевые разработки для космонавтики и энергетики, над которыми работают российские ученые и инженеры, обсуждают на 53-й Международной конференции по физике плазмы и устойчивому термоядерному синтезу. Среди тем — создание двигателей, которые позволят освоить дальний космос, и первых прототипов термоядерных электростанций. Научный форум открылся 16 марта в подмосковном Звенигороде. Площадка объединила специалистов в сфере термоядерных технологий из России и других стран. Основные организаторы мероприятия — госкорпорация «Росатом», НИЦ «Курчатовский институт» и Российская академия наук.

О двигателях для космоса и энергии для Земли

Российские ученые ведут активную разработку термоядерного (плазменного) двигателя для космических аппаратов. Он позволит в десятки раз сократить время полета кораблей к другим планетам, откроет эру регулярных грузовых полетов и создаст возможность для пилотируемых миссий в дальний космос. Об этом на 53-й Международной звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу сообщил президент Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук.

— Особенность этой технологии — использование открытой ловушки для удержания плазмы. Эту концепцию предложили Герш Будкер и Игорь Головин, прообраз установки был создан в Курчатовском институте. Позже разработки были продолжены в Институте ядерной физики СО РАН, который в настоящее время выполняет роль центра компетенций по этой теме, — рассказал он.

Также Михаил Ковальчук отметил результаты, достигнутые на одном из классических термоядерных реакторов — установке Т-15МД в НИЦ «Курчатовский институт». Он напомнил, что 18 мая 2021 года был осуществлен физический пуск токамака. Спустя всего два года на нем получили первую высокотемпературную плазму в круглой форме, а в апреле 2025-го — ее диверторную конфигурацию. Это режим удержания плазмы, при котором она приобретает форму, необходимую для полноценной работы термоядерного реактора.

Следующий шаг — это создание на базе Т-15МД термоядерного источника нейтронов. Облучая этими частицами атомы изотопа тория-232, специалисты смогут получать делящийся изотоп урана-233 — перспективное ядерное топливо для реакторов нового поколения. Таким образом российские ученые намерены встроить токамаки в замкнутый цикл, в котором отработавшее ядерное топливо перерабатывают и используют снова в других типах реакторов. По мнению Михаила Ковальчука, такой проект может оказаться перспективнее для реализации, чем «классическая» термоядерная энергетика.

Гендиректор корпорации «Росатом» Алексей Лихачев отметил успешное взаимодействие российских ученых с зарубежными коллегами в рамках проекта ИТЭР — международного экспериментального токамака, который создают, чтобы испытать и отработать технологии управляемого термоядерного синтеза как источника практически неисчерпаемой энергии.

— В физике плазмы токамака остается ряд нерешенных задач. Речь идет о предотвращении срывов, подавлении неустойчивостей, выборе оптимального сечения плазменного шнура и так далее. Это инженерные задачи, решение которых отечественные специалисты отрабатывают в рамках международного сотрудничества, — сообщил глава «Росатома».

Один из наиболее амбициозных проектов российских атомщиков — создание ТРТ — токамака с реакторными технологиями. Это «переходное звено» от исследовательских реакторов к будущим «рабочим» установкам. ТРТ — прототип энергетической термоядерной установки, где будут отрабатываться технологии для дальнейшей практики. Успешная реализация опытного проекта в будущем позволит по аналогии строить компактные, мощные и безопасные термоядерные электростанции.

«Реализация в течение следующего десятилетия возможности получения электричества как продукта термоядерной энергии – задача крайне вдохновляющая, но исключительно сложная», — отметил Алексей Лихачев.

Он подчеркнул, что специалистам придется вернуться к опыту «отцов-основателей» атомной отрасли — одновременно возводить крупный научный и индустриальный объект и создавать теорию для него, проверять ее и реализовать в виде научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Звенигородская конференция продлится до 20 марта включительно. Программа форума охватит широкий спектр научных направлений — от исследований магнитного и инерциального термоядерного синтеза до изучения физических процессов в низкотемпературной плазме и развития плазменных технологий. Отдельные секции будут посвящены вопросам материаловедения, диагностики плазмы и внедрения инновационных решений в энергетические системы будущего.