«Электроэнергия — топливо цивилизации. Если обеспечивать человечество достаточно дешевой, а лучше бесплатной электроэнергией, то цивилизация может развиваться, и жизнь может становиться лучше».
Степан Крат, идейный вдохновитель и создатель токамака «МИФИСТ».
Эффективно использовать энергию атома, ветра, воды, солнца – одна из задач человечества, нацеленных на обеспечение выживания цивилизации в относительно недалеком будущем.
Еще в 50-е годы прошлого века перед советскими учеными встал вопрос создания управляемого ядерного синтеза. Для этого в Курчатовском институте создали первый ТОКАМАК – тороидальную камеру с магнитными катушками. Установка удерживала плазму при сверхвысоких температурах магнитным полем, создаваемым сверхмощными катушками. Именно магнитным полем, поскольку ни одно вещество на нашей планете не в состоянии выдержать необходимую для термоядерной реакции температуру, составляющую десятки миллионов градусов.
В этом же кроется и проблема установки: мощность, необходимая для создания поля нужной мощности, превосходит мощность, которую был способен генерировать токамак. Так называемый «положительный выход» установки до сих пор не было реализован. И все же именно тороидальная камера считается на данный наиболее перспективным кандидатом на роль эффективного термоядерного реактора.
В 2019 году в НИЯУ МИФИ появился токамак «МИФИСТ», предназначенный для проведения исследований в области управляемого термоядерного синтеза. Его создателями стали ученые, аспиранты и студенты МИФИ, в короткий срок собравшие уникальную установку своими руками.
В отличие от установок Курчатовского института и петербугского «Глобус-М2», мифический токамак компактнее и проще в управлении. При этом он обладает огромным исследовательским потенциалом. Важнейшим преимуществом МИФИСТа также является возможность привлекать студентов к творчеству в области термоядерных исследований. Во многом она обусловлена тем, что работа происходит без использования тяжёлых изотопов водорода – на обычном водороде. С помощью МИФИСТа ученые и студенты изучают свойства плазмы и её взаимодействие со стенкой.
Помимо целей создания установки, в которой будет происходить управляемая термоядерная реакция с положительным выходом энергии, существует еще одна идея, которая должна объединить ядерные технологии с термоядерным синтезом. Это концепция гибридных реакторов, которая способна решить проблему атомных отходов. Идея состоит в том, что стенка термоядерного реактора «обкладывается» отработанным ядерным топливом. Термоядерный синтез сопровождается образованием нейтронов, которые взаимодействуют с обкладкой, ускоряя реакцию деления ядерных отходов и давая дополнительный полезный выход энергии. Таким образом мы дожигаем ядерные отходы до безопасного уровня и одновременно повышаем коэффициент энергетической эффективности.
Создание действующей установки на базе термоядерного синтеза прогнозируется учеными-практиками в горизонте 20 лет. Посмотрим, насколько оправданными окажутся наши ожидания. Интересен и тот факт, что для межзвездных перелетов, о которых давно грезит человечество, термояд является более перспективным в силу намного меньшего веса необходимого топлива.
На данный момент крупнейший в мире токамак-реактор ITER строится на юге Франции усилиями нескольких стран, включая Россию. На ITER должна быть получена самоподдерживающаяся термоядерная реакция. В проекте участвуют несколько научных групп из МИФИ.
