Ядерный синтез — большая надежда энергетической отрасли. Стартапы, которые хотят на этом заработать, обещают, что первый термоядерный реактор может быть запущен всего через 10 лет. Исследователи настроены скептически и ожидают, что пройдет не менее 50 лет, прежде чем термоядерный реактор начнет надежно вырабатывать больше энергии, чем необходимо для зажигания и стабилизации плазмы.
Термоядерный реактор JET

Прогноз Китая в этом плане видится осторожно оптимистичным. Государственная компания CNNC рассчитывает запустить термоядерный реактор в постоянную эксплуатацию к 2050 году, сообщает Bloomberg.

Согласно графику CNNC, демонстрационный этап создания термоядерного реактора должен начаться в 2045 году. Коммерческую эксплуатацию планируется начать через 5 лет, то есть термоядерная электростанция будет подключена к сети и будет регулярно и постоянно подавать электроэнергию в сеть.

В отличие от ядерного деления, ядерный синтез соединяет атомы вместе. При этом высвобождается энергия. Её можно использовать в виде тепла для выработки пара, который, в свою очередь, приводит в действие турбину.

Для начала ядерного синтеза требуется гораздо больше тепла. Необходимо более 100 миллионов градусов Цельсия. Температура ядра Солнца, представляющего собой своего рода естественный термоядерный реактор, составляет всего 15 миллионов градусов по Цельсию. Ядерный синтез там все еще успешно происходит, поскольку давление в 250 миллиардов раз больше, чем в атмосфере Земли: условия, которые пока невозможно воспроизвести на Земле.

Поскольку ни один материал на Земле не может выдержать плазму температурой 100 миллионов градусов, в термоядерных реакторах используются чрезвычайно сильные электромагниты. Они удерживают плазму в магнитном поле, чтобы она не соприкасалась со стенками реактора.

Эффективная работа термоядерного реактора станет возможной только в том случае, если магнитное поле будет поддерживаться стабильным достаточно долго. В противном случае нагрев или воспламенение плазмы и ее поддержание потребуют больше энергии, чем в конечном итоге вырабатывается. При условии эффективной эксплуатации термоядерный реактор мог бы производить практически бесконечное количество чистой энергии, поскольку необходимый для этого изотоп дейтерий содержится в водороде.

CNNC уже несколько лет экспериментирует с термоядерными реакторами. Одним из действующих испытательных комплексов является «Хуанлю-3» (HL-3), который считается одним из самых современных в Китае. Поскольку технология термоядерных реакторов имитирует процессы, происходящие на Солнце, в Китае и других азиатских странах их прозвали «искусственным солнцем».

CNNC также участвует в международных исследовательских проектах в области ядерной энергетики. Например, компания поставляет модули для экспериментального реактора ИТЭР, который в настоящее время строится во Франции. Ввод этого реактора в эксплуатацию запланирован не ранее 2034 года.

CNNC продолжает строительство своих обычных ядерных реакторов. К 2030 году Китай обгонит США и Францию и станет страной с наибольшим количеством действующих ядерных реакторов.

Ведутся также работы по малым модульным реакторам (ММР). В отличие от обычных реакторов, их можно производить серийно, что делает их более дешевыми и позволяет быстрее подготовить их к использованию.