ITER: колоссальный мультипликативный эффект для России

Пресс-конференция об участии России в международном термоядерном проекте ITER состоялась в ТАСС. Об успехах в реализации проекта, поставках оборудования и ближайших задачах, а главное – накопительном эффекте для экономики России рассказали директор направления научно-технических исследований и разработок Госкорпорации «Росатом» Виктор Ильгисонис, директор Проектного центра ITER Анатолий Красильников и заместитель генерального директора НПО «Группа компаний машиностроения и приборостроения» (ГКМП) Дмитрий Алфимов.

Без шума, по вновь утверждённому плану

Модератор Александр Петров напомнил, что ITER – это международный мегапроект, нацеленный на создание термоядерного реактора нового поколения, объединяющий усилия 35 стран. Российская Федерация, являясь инициатором и одним из ключевых участников данного проекта, играет в нём стратегическую роль. Недавно завершилось очередное заседание Совета ITER – руководящего органа международного проекта, в котором участвововала российская делегация. Накануне на площадке ITER состоялась торжественная церемония прибытия оборудования из Российской Федерации. В рамках данного события были отмечены значительные достижения российских специалистов в создании критически важных компонентов для будущего реактора. Далее Александр Петров передал слово участникам встречи.

Виктор Ильгисонис уточнил для тех, кто впервые знакомится с проектом ITER: Россия – не просто одна из тридцати пяти «стран», участвующих в проекте, а одна из семи «сторон», чье участие предусмотрено соглашением. Одной из этих сторон является Европейский Союз, объединяющий большое количество входящих в него стран. Остальные шесть участников – Китайская Народная Республика, Республика Корея, Япония, Соединенные Штаты Америки, Россия и Индия – представляют собой самостоятельные государства. Поэтому роль России в проекте отнюдь не 1/35, а значительно весомее.

Заседания Совета ITER проводятся регулярно, дважды в год. Последнее прошло без неожиданностей как с точки зрения повестки, так и принятых решений. Все ключевые вопросы, представленные на утверждение Совету, были предварительно согласованы со всеми делегациями. Сама возможность такого согласования и является одним из главных достижений международного альянса, реализуемого в рамках данного проекта. Совету предстояло избрать руководящие органы на следующий период. Как правило, руководящие органы, включая председателя Совета, вице-председателя и руководителей назначаемых Советом комитетов, избираются сроком на год, и традиционно их полномочия продлеваются на второй год, хотя соглашение допускает возможность продления еще до двух раз. Вопросы, касающиеся персоналий, избрания и участия представителей России в руководстве избираемых органов, активно обсуждались на протяжении последних трех лет. Главным результатом стало подтверждение приверженности всех участников принципу консенсуса, на котором традиционно основываются все ключевые решения в рамках проекта ITER. Процедура избрания будет завершена посредством письменной процедуры до конца года, и, благодаря вышеупомянутой позиции, каких-либо неожиданностей я не ожидается.

Согласован бюджет на 2026 год и его перспективы на 2027-2028 годы. Эти проектировки соответствуют новой базовой линии, и, поскольку все участники имели возможность ознакомиться с ними заранее, больших дискуссий они не вызвали. Базовая линия проекта утверждена, на июньском заседании Совета было принято решение о её поэтапной реализации. Переход к следующему этапу будет осуществляться при условии строгого соблюдения графика выполнения текущего этапа. В настоящее время мы находимся на первом этапе, рассчитанном на период с 2026 по 2028 год. Его завершением должна стать полная поставка всех компонентов вакуумной камеры. Следующий этап предполагает завершение сборки и окончательной сварки базовой камеры к 2030 году. Последовательно, шаг за шагом, мы достигнем целевого 2034-2035 года, – считает Виктор Ильгисонис.

По его словам, на заседании Совета отметили, что ITER четко следует разработанному графику новой базовой линии и даже несколько опережает его, особенно в части запланированных на 2025 год поставок и мероприятий, связанных с компонентами токамака. Этот факт был по достоинству оценен участниками заседания Совета. Относительно опережения графика Виктор Ильгисонис отметил успешное размещение секторных модулей вакуумной камеры в реакторной шахте. Учитывая сжатые сроки, связанные с поставкой, доводкой модулей в соответствии с требованиями международной организации, а также устранением недостатков, выявленных на предыдущих этапах, такое опережение на несколько недель является значительным достижением. Этот факт вселяет оптимизм, и выражается надежда на то, что стремление к неукоснительному соблюдению графика с возможностью его опережения сохранится и в дальнейшем.

Были бы гиротроны, а плазма будет

Анатолий Красильников отметил значимость ключевой поставки 2025 года – первого стенда для испытаний оборудования ITER. Этот стенд, разработанный, созданный и испытанный в России, был успешно доставлен в ITER в ноябре текущего года, что было отмечено торжественной церемонией. Российская Федерация выполняет поставки со всех производственных площадок, включая НИИЭФА, Институт прикладной физики в Нижнем Новгороде и других организаций, в соответствии с утвержденным графиком. Это напоминает остальным партнерам о необходимости соблюдения графика сооружения ITER. Учитывая сложность проекта, опережающее выполнение обязательств является образцом для подражания, и в данном случае наша страна демонстрирует именно такой подход.

Успешная поставка является результатом сочетания многих факторов. Речь идет не об отдельной детали или конструкции, а о комплексной установке, включающей вакуумную часть, криогенное оборудование, систему управления и систему погрузки-выгрузки. Экспертиза компании ГКМП из Брянска позволила не только получить этот заказ, но и выполнить его в полном объеме. Тот факт, что завод справился с этой комплексной задачей, является большим достижением. Однако это лишь часть успеха. Не менее важным было своевременно скомпоновать все элементы, организовать транспортировку, страхование и банковские платежи, сопровождавшие поставку. Организация ITER также продемонстрировала высокий уровень готовности, заранее пригласив монтажные организации для начала монтажа и наладки оборудования под шеф-надзором ГКМП.

Всего группа ГКМП взяла на себя ответственность за изготовление четырех стендов. После монтажа вакуумной камеры и всего оборудования, которое будет на нее устанавливаться, необходимо провести испытания на стендах. Испытания включают проверку вакуумной прочности, температурные и вибрационные испытания. Только после успешного прохождения этих тестов оборудование будет установлено на токамак. Таким образом, своевременное наличие этих установок на площадке ITER критически важно для своевременного монтажа оборудования. Задержка в этой области могла бы привести к задержке сборки всей установки после завершения сварки вакуумной камеры. Организация ITER прилагает все усилия для обеспечения пуска первой плазмы в 2034 году, и данная поставка является важным шагом в этом направлении. Без этой первой поставки в следующем году невозможно было бы начать испытания оборудования, которое будет тестироваться на установке. Для этого необходимо смонтировать и отладить установку на месте, что требует значительного времени. Российская сторона своевременно выполнила свою часть работы.

Ещё одним сигналом успешного сотрудничества стала поставка гиротронов Институтом прикладной физики (ГИКОМ) из Нижнего Новгорода, и начало монтажа системы дополнительного нагрева. Организация ITER обратилась с просьбой ускорить процесс, и завод нашел возможность ускорить изготовление и отгрузку оборудования. Для обеспечения своевременного запуска первой плазмы планируется смонтировать ряд систем, которые ранее не планировались. Своевременная поставка и ввод в эксплуатацию установок, первая часть которых была поставлена, критически важны для достижения этой цели.

Первая плазма, запланированная на 2034 год, представляет собой полноценный термоядерный эксперимент на дейтерий-дейтериевой смеси, в отличие от демонстрационной первой плазмы, первоначально запланированной на 2025 год, которая должна была показать штатную работу ключевых систем, таких как вакуумная и энергопитание. Нынешняя первая плазма ознаменует начало полномасштабных экспериментов с продолжительным импульсом и испытаниями систем защиты и дивертора, что позволит ITER приступить к работе. Первая плазма теперь рассматривается как начало комплексного испытания плазменно-технологических процессов, обеспечивающих безопасность реактора.

Стенд испытаний на мужество

Стенд, торжественно поставленный на ITER в ноябре, был разработан, изготовлен и испытан в ГКМП – «Группе компаний машиностроения и приборостроения» в Брянске. В основе изделия (всего их четыре) лежат передовые отечественные технологии, инновационные методы и подходы, – рассказал заместитель генерального директора НПО «Группа компаний машиностроения и приборостроения» Дмитрий Алфимов. По его словам, для предприятия стало честью присоединиться к столь значимому проекту, который объединяет усилия специалистов со всего мира для развития новых источников энергии и исследования перспективных технологий.

Особенность проекта заключается в том, что организация ITER осуществляет строгий контроль не только применяемых технологий, но и материалов, допущенных к использованию, что определяет ограниченный перечень поставщиков металлопроката. Одним из наиболее показательных технологических достижений стало обеспечение вакуумно-плотной сварки шва глубиной более 300 мм. Данная технология не только успешно прошла испытания, подтвержденные французской организацией, но и послужила отправной точкой для ряда научно-исследовательских работ. Результатом стали научные доклады, посвященные технологиям контроля, включая ультразвуковой контроль и другие неразрушающие методы сварки такой толщины. Это одно из самых масштабных и значимых технологических решений, а новаторские подходы прослеживаются практически в каждом элементе, включая системы напыления, контроля и вакуумно-откачного оборудования.

Разработанный комплекс воспроизводит циклограмму работы узлов термоядерного реактора. Учитывая, что термоядерный реактор такого масштаба и с такими задачами находится на стадии создания, можно оценить уникальность и сложность задачи по воссозданию комплекса оборудования, полностью имитирующего жизненный цикл и испытывающего элементы в более сложных условиях, чем те, которые будут в дальнейшем реализованы на термоядерном реакторе ITER.

При получении заказа было очевидно, что задача будет непростой. Однако коллектив был и остается уверенным в своих силах и готовности выполнить ее, не подвести ни заказчиков, ни коллег, ни международный проект ITER. Вещь действительно уникальна, но предприятие в целом занимается именно уникальными единичными изделиями с высокой степенью научного применения. Одной из первых работ было изготовление частей токамака Т-15МД и других научно-исследовательских установок и комплексов.

Следующий стенд будет отгружен скоро, в наступающем году. Все крупноузловые и ключевые элементы изготовлены заблаговременно. Параллельно с этим проведена реорганизация и переналадка цепочек снабжения критически важными элементами, необходимыми для своевременного обеспечения поставки второго, третьего и четвертого стендов на международную площадку ITER.

Отвечая на вопрос об уверенности в успехе следующих поставок, Дмитрий Алфимов обратился к человеческому фактору. По его словам, уверенность в успехе начинается с искреннего стремления к достижению цели. Это стремление воплощается в тщательной подготовке коллектива, в формировании общего мировоззрения и, что особенно важно, в согласованной и сплоченной работе всех участников проекта на нашей территории. Проект динамичен: меняются технологии, корректируются требования Международного агентства, обновляются используемые материалы. Изначально планировалось два ядерных и два неядерных стенда. Сейчас все стенды стали неядерными, что, с одной стороны, упростило задачу. Однако нельзя исключать, что в процессе выполнения обязательств могут возникнуть новые изменения, требующие внесения корректировок, доработок, учета пожеланий заказчика и внедрения новых технологий. Но главное – это желание. Если есть стремление, то будет и уверенность, и результат. Мы рады быть частью этого проекта, готовы к любым вызовам, открыты к расширению сотрудничества и готовы доказывать свою готовность двигаться вперед, участвуя в создании других элементов установки или комплекса ITER.

Вопреки международным обстоятельствам

Далее последовали вопросы журналистов. Один из них касался сложностей с логистикой, оплатой, таможней и так далее. Анатолий Красильников напомнил, что Международный термоядерный реактор (ITER) строится в Европейском Союзе, во Франции. Группа европейских чиновников несет ответственность за своевременное завершение строительства ITER и оказывает содействие в этом вопросе. Но трудности не уменьшились, текущие политические условия оказывают существенное влияние на рабочие процессы. Многие операции, которые в досанкционный период выполнялись в автоматическом режиме, теперь требуют ручного управления. Тем не менее, решения находятся по всем упомянутым компонентам, включая транспорт, страхование и банковские платежи. Решения по обеспечению этих процессов в обе стороны имеют свои особенности; продолжается работа в этом направлении.

В следующем году ожидается поставка следующего стенда. Конструктивно он практически идентичен первому. Первоначально планировалось установить два стенда для работы в ядерных условиях, предназначенных для помещений с повышенным уровнем радиации, так называемых «горячих камер», и два стенда для неядерных условий. Но в настоящее время все стенды унифицированы и предназначены для работы в одинаковых условиях.

Кроме второго стенда, также планируется поставка изготовленных и готовых к отправке гиротронов. Их поставка будет осуществлена после успешного завершения испытаний в Нижнем Новгороде. Это также влияет на общую скорость реализации проекта, поскольку гиротроны необходимы для своевременного получения первой плазмы. Поставка гиротронов является предпосылкой для начала масштабных монтажных и наладочных работ на площадке, включая монтаж не только гиротронов, но и шинопроводов.

Поставка шинопроводов осуществляется в непрерывном режиме. В текущем году из России отправлено более 30 машин с электротехническим оборудованием, включая гиротроны, резисторы, размыкатели и коммутаторы, и поставки продолжатся. Некоторые компоненты требуются для немедленной установки. Таким образом, ключевыми поставками на следующий год являются гиротроны и второй стенд.

Также Анатолий Красильников ответил на вопрос об экономике участия России в этом проекте. Семь стран-партнеров принимают участие в проекте, причем шесть из них обеспечивают 99% финансирования. Ведущим партнером, на чьей площадке разворачивается основное строительство, является Европейский Союз, вносящий 45% от общего объема инвестиций.

Относительно стоимости проекта следует отметить ее динамичность. В силу непрерывных изменений сметы на данный момент любая озвученная цифра будет приблизительной. ITER является самым дорогостоящим научно-техническим начинанием в истории человечества. Эта высокая стоимость обусловлена беспрецедентной сложностью поставленных задач. Но в рамках проекта ITER аккумулируются лучшие мировые разработки. Евгений Велихов, идейный вдохновитель проекта, предложил концепцию, убедил политическое руководство в ее перспективности и определил ITER как технологическую платформу. Каждая из стран-участниц предоставляет передовые технологии, разработанные самостоятельно или развиваемые непосредственно в рамках ITER. В последнем случае речь идет о технологиях, находящихся на стадии совершенствования. В результате формируется уникальный комплекс лучших в мире технологических решений.

При реализации проекта одной страной, например, Россией, США, Японией или Европой, технологические возможности были бы ограничены ее собственным арсеналом. В ITER же происходит постоянный технологический обмен в формате совещаний и мозговых штурмов, что способствует достижению реального технологического прорыва и формированию технологической платформы для строительства термоядерного реактора. Фактически, создается мировая термоядерная промышленность, позволяющая определить оптимальное место изготовления каждой компоненты будущего термоядерного реактора с точки зрения технологии и стоимости. Это касается вакуумной камеры, сверхпроводников, катушек, криогенной системы и других элементов.

Россия в ходе переговоров взяла на себя обязательства по разработке и поставке 25 систем. Этот выбор обусловлен ведущей ролью России в соответствующих технологических областях. Что касается перспектив и выгод от участия в проекте, в Joint Implementation Agreement зафиксировано право каждого партнера на безвозмездную лицензию на любую технологию, разработанную в рамках ITER. Таким образом, инвестируя 9,09% средств, Россия получает 100% доступ к технологиям, созданным в рамках проекта, для использования в национальной программе управляемого термоядерного синтеза (УТС). Для юридического обоснования передачи технологий необходимо наличие внутренней программы УТС, позволяющей в дальнейшем использовать их в более широком спектре приложений. В настоящее время под руководством Виктора Ильгисониса разрабатывается внутренняя программа управляемого термоядерного синтеза и токамак с реакторными технологиями, являющиеся ее ключевыми элементами. В этой программе широко применяются технологии, разработанные всеми партнерами, включая Россию, в рамках проекта ITER. Таким образом, используются как новые разработки, так и результаты, полученные в ходе реализации проекта ITER.

Колоссальный эффект

Но даже до овладения управляемым термоядерным синтезом, участие в ITER уже обеспечивает колоссальный технологический мультипликативный эффект, – подчёркивает Анатолий Красильников. – В результате реализации проекта в стране сформировались центры технологического роста, примером чего является сверхпроводниковая промышленность. До начала ITER в России отсутствовало производство сверхпроводников. Благодаря проекту на Чепецком механическом заводе в Глазове (Удмуртия) создано промышленное производство ниобий-титановых сверхпроводников. В настоящее время Россия обладает технологиями низкотемпературной сверхпроводимости, полученными благодаря ITER. И это лишь один из множества подобных примеров. Практически по всем направлениям, по которым Россия взяла на себя ответственность за изготовление и поставку оборудования, страна является мировым лидером. Сверхпроводники, уже находят применение в других областях, включая медицину (например, при создании томографов). Алмазные детекторы используются в онкологии для мониторинга мощности дозы гамма– и нейтронного излучения. IT-технологии, развиваемые в рамках ITER, также активно применяются. Как известно, интернет зародился в области термоядерной физики и физики высоких энергий, и сегодня он стал неотъемлемой частью нашей жизни.

Вопрос поставлен к стенке

Далеко не все вопросы решаются с такой лёгкостью, как производство гиротронов и сверхпроводников. Участники пресс-конференции уделили внимание и самому сложному вопросу — выбору реакторных материалов. Они имеют первостепенное значение, выдерживая температуру плазмы до 300 миллионов градусов по Цельсию. Ведутся исследования поведения материалов первой стенки и технологий, которые позволят выдерживать такие колоссальные тепловые корпускулярные нагрузки, было принято решение о переходе с бериллия на вольфрам. Анатолий Красильников подчеркнул, что первая стенка термоядерного реактора будущего остается одной из ключевых технологических проблем проекта. После решения о переходе от бериллия (материала с малым атомным номером Z=4, критически важным для поддержания чистоты плазмы) к вольфраму (Z=74), остро встал вопрос о минимизации потерь энергии из-за излучения примесей. Попадание вольфрама в плазму приводит к значительно более интенсивным потерям энергии по сравнению с бериллием.

Опираясь на богатый опыт отечественных научных школ, представленных как в Академии наук, так и в Росатоме, было предложено разработать технологию нанесения на вольфрамовые элементы первой стенки покрытий из материалов с низким Z. В качестве перспективных вариантов рассматриваются, например, соединения на основе бора: карбид бора (B4C), титан-бор (TiB2) и нитрид бора (BN). Данные разработки ведутся в ряде ведущих российских институтов, расположенных в Новосибирске, Санкт-Петербурге, Троицке и Москве (МИФИ). Создана широкая кооперация предприятий, способных на современном уровне ответить на этот вызов. Ответить – значит разработать материал и испытать его поведение в условиях, максимально приближенных к условиям ITER.

Анатолий Красильников отметил плодотворное сотрудничество в этой области с Китайской Народной Республикой. Совместно с коллегами из Китая проводятся исследования материалов для первой стенки. Одним из перспективных решений является литиевая первая стенка – технология, разрабатываемая в России и испытываемая на установках T-11 и T-10. Китайские коллеги активно работают с литиевой первой стенкой на установке EAST, а также проявляют интерес к барьерным покрытиям первой стенки. Сотрудничество между российскими и китайскими учеными носит интенсивный характер и включает совместные эксперименты, а также тестирование образцов, разработанных обеими сторонами. В частности, недавно в Институт физики плазмы были отправлены образцы вольфрама с покрытием из бора и углерода для проведения совместных исследований.

Гарантируя лидерство

Виктор Ильгисонис дополнил тему развития отечественного термояда. По его словам, 9 декабря состоится общее собрание РАН – ежегодное, традиционное по форме мероприятие. Вопросы технологического лидерства, несомненно, будут затронуты, поскольку это является приоритетной задачей государства, и Академия наук всецело вовлечена в ее решение. Специальный доклад о проекте ITER и термояде на заседании не запланирован, но эти обсуждения пройдут в рамках работы Академии наук, включая профильное отделение. Впоследствии этот вопрос может быть вынесен на президиум, причем он должен охватывать не только национальную программу в области управляемого термоядерного синтеза, о необходимости разработки которой ранее заявил президент РАН, но и ее конкретные задачи и пути реализации.

В рамках нацпроекта технологического лидерства «Новые атомные и энергетические технологии» действует федеральный проект «Технологии термоядерной энергетики». Он объединяет комплекс работ в области управляемого термоядерного синтеза, как в контуре Росатома, так и в Курчатовском институте и организациях РАН. Некоторые из этих институтов уже упоминались, поскольку они также участвуют в проекте ITER. Задача федерального проекта – направить сложившуюся кооперацию на развитие национальной программы. В этой связи определен ряд рубежей, которые необходимо достичь. Тематика получила одобрение Президента РФ, который изначально, при формировании комплексной программы развития техники, технологий, научных исследований в области использования атомной энергии (успешно завершенной в период с 2021 по 2024 год и послужившей основой для разработки нынешнего национального проекта), а также при утверждении самого национального проекта, обеспечил поддержку Правительства. Виктор Ильгисонис выразил надежду, что разработки, которые позволят восстановить стратегическое и технологическое лидерство России в области термоядерного синтеза, исторически присутствовавшее в стране с 1950-х, станут возможными при условии успешной реализации запланированных мероприятий федерального проекта.

Поможет снизить напряжённость

Виктор Ильгисонис также отметил важность международного сотрудничества, неразрывно связанного с историей управляемого термоядерного синтеза. Его основы были заложены еще Игорем Васильевичем Курчатовым в 1956 году, когда он предложил рассекретить термоядерные исследования и начать активное международное взаимодействие в этой области. Ярчайшим примером такого сотрудничества и по сей день остается проект ITER. В последние годы активно развивается взаимодействие с партнерами из Китайской Народной Республики в области термоядерных исследований, характеризующееся высокой интенсивностью, тесным контактом и большими перспективами.

В условиях растущей международной напряженности, по мнению Виктора Ильгисониса, ключевыми факторами для развития науки является, во-первых, ее транснациональный характер. Наука, по своей сути, не знает национальных границ, и никакие политические барьеры не способны остановить ее развитие как единого целого для всего человечества. Попытки искусственно задержать этот процесс могут лишь нанести ущерб тем странам, которые их предпринимают. Исторический пример демонстрирует, что в периоды англо-французских войн, которые на протяжении столетий были скорее правилом, чем исключением, попытки разделить научные достижения по национальному признаку были бы абсурдны. Невозможно представить, чтобы механика Ньютона была недоступна во Франции, а открытия Паскаля игнорировались в Англии.

Во-вторых, международный характер науки способствует снижению международной напряженности, устанавливая взаимосвязи на общечеловеческом уровне между представителями разных наций. Разрядка международной напряженности во второй половине XX века, во многом определившаяся взаимоотношениями между США и Советским Союзом, началась с научных контактов, чему способствовали достижения советской физики плазмы и термоядерной науки. Успехи в этих областях заинтересовали коллег из Англии и Америки.

В проекте ITER принципы независимости от политической ситуации и руководства международной организации продолжают оставаться основополагающими. На уровне Совета ITER решения принимаются на основе консенсуса, ставя интересы проекта и науки выше текущих политических аспектов. Взаимодействие с партнерами по ITER осуществляется в рамках парциального международного сотрудничества, когда одни и те же элементы системы разрабатываются совместно российскими, китайскими и другими коллегами. Этот позитивный фактор, по мнению Виктора Ильгисониса, способствует снижению международной напряженности в будущем.