Можна вічно спостерігати за течією води і чужою роботою, а коли вода тече і працює одночасно, то глядибельність зростає вдвічі. Найкраще місце, щоб скоротати за спостереженнями дві вічності – великі ГЕС. Із них і складається на шість сьомих топ-7 найбільших електростанційсвіту, який ми для тебе зробили, бо тобі це дуже цікаво.

У 2015 році людина виробила 24097,7 мільярдів кіловат-годин електрики. У цій цифрі підсумовані результати роботи приблизно електростанцій, що добувають енергію для промисловості, твоїх девайсів і побутових приладівзвідки можна: з атома, органічного палива, води, вітру, сонця. Їхня загальна встановлена ​​потужність — шість тисяч гігават. Найбільший потенціал — принаймні поки що — має вода. Але поки що за структурою виробництва вона всього . Більшість найбільших електростанцій світу — це ГЕС, і лише одна АЕС затесалася до списку, але все по порядку. Для інтриги почнемо знизу.

7. "Гран-Кулі", США

Ця найбільша американська ГЕС стоїть на річці Колумбія у штаті Вашингтон. Крім нього, вона постачає електроенергією штати Орегон, Айдахо, Монтана, Каліфорнія, Вайомінг, Колорадо, Нью-Мехіко, Юта та Арізона. Небагато струму дістається і Канаді. Колись станція була найбільшій світіза потужністю - і навіть двічі. Перший — з 1949 року до 1960-го. Потім її одна за одною обійшли кілька радянських ГЕС, але у 1983 році Гранд-Кулі виривається вперед за рахунок розширення та збільшення потужностей. За три роки її потіснила з першого місця венесуельська ГЕС "Гурі". Остаточна вартість із усіма добудовами становила 730 мільйонів доларів — близько трьох мільярдів за сучасними мірками.

Ця споруда вдвічі вища за Ніагарський водоспад, а на площі її основи помістилися б усі піраміди Гізи. А зірка американської кантрі- та фолк-музики Вуді Гатрі присвятив ГЕС дві композиції:та .

Середньорічне виробництво електрики на "Гранд-Кулі" - 20,24 млрд кВт-год. Цього вистачило б, щоб покрити . Від однієї "Гранд-Кулі" могли б працювати наші паливна галузь та машинобудування, хімічна та нафтохімічна промисловості, харчова та переробна, галузь будівельних матеріалівта інші.

Встановлена ​​потужність цієї ГЕС після добудови становить 6809 МВт. Для порівняння: найбільша з українських станцій, Запорізька АЕС, має потужність 6000 МВт.

6. "Касівадзакі-Каріва", Японія

Найбільша у світі АЕС, вона і є та сама єдина атомна станція, яка поки що становить конкуренцію ГЕС щодо встановленої потужності. Японія, звичайно, не найкраще місцедля таких споруд. У 2007 трапилося сильний землетрусз епіцентром за кілька десятків кілометрів від станції. Із семи енергоблоків на той момент працювали чотири — усі були зупинені. Грунт під самими реакторами рухався, АЕС зазнала пошкоджень, у море потрапила радіоактивна вода, а в атмосферу — радіоактивний пил. Станцію закрили для відновлювальних та зміцнювальних робіт — до 2011 року було знову запущено чотири енергоблоки. Але після аварії на "Фукусімі" "Касівадзакі-Каріва" опинилась на якийсь час у числі повністю закритих станцій — жоден реактор не працював. Наразі роботу станції відновили. .

Встановлена ​​потужність АЕС — майже 8000 МВт, а щорічне виробництво енергії 1999 року сягало 60,3 млрд кВт-год. Цього вистачило б, щоб забезпечити електрикою всіх українців та всіх наших непромислових споживачів. І ще залишилося б небагато — наприклад, на харчову промисловість.

5. "Тукуруї", Бразилія

Все більше ніяких АЕС і притаманних їм апокаліпсисів — далі в топі будуть лише гідроелектростанції. Відкриває першу п'ятірку ГЕС, розташовану в бразильському штаті Токантіс на однойменній річці. Запущена в 1984 році станція "Тукуруї" стала першим великомасштабним проектом такого роду в бразильській частині дощових лісів Амазонки. У тих же лісах 1985 року знімали пригодницький фільм "Смарагдовий ліс", і в цьому кіно можна побачити ГЕС.

Дамба "Тукуруї" простяглася на 11 кілометрів і сягає 78 метрів заввишки. Станція здатна скидати 120 тисяч кубометрів води – найбільша у світі пропускна спроможність. Обсяг резервуарів ГЕС – 45 трильйонів літрів, і це другий показник на планеті.

На "Тукуруї" встановлено 25 турбін, потужність станції складає 8370 МВт. Щорічно вона виробляє 21,4 млрд кВт-год — більшу частину цієї енергії споживають підприємства алюмінієвої промисловості. ГЕС могла б з лишком забезпечити електрикою всіх українських комунально-побутових споживачів. Будівництво станції коштувало 5,5 мільярда доларів (7,5 мільярда з урахуванням нарахованих відсотків).

4. "Гурі", Венесуела

До 2000 року ця ГЕС мала ім'я Рауля Леона, президента Венесуели, при якому в 1963 році почалося будівництво. Зараз вона офіційно називається на честь Симона Болівара, національного героякраїни та видатного діяча війни за незалежність іспанських колоній. Багато в чому саме йому Венесуела завдячує проголошенню незалежності, а сьогодні країна залежить від ГЕС його імені. У 2013 році кілька штатів залишилися без світла через пожежу, що виникла на околицях "Гурі". Вона на дві третини покриває потреби Венесуели в електриці та продає частину виробленого струму до Бразилії та Колумбії.

У плані щорічного виробітку — це вже інша ліга. Споруда в середньому виробляє 47 млрд кВт-год на рік — трохи більше намотала минулого року вся українська промисловість.

За добу станція виробляє кількість енергії, еквівалентну 300 тисяч барелів нафти. Встановлена ​​потужність "Гурі" - 10235 МВт, а за обсягом резервуара вона в рази перевищує будь-яку гідроелектростанцію світу - 136,2 трильйона літрів. Це найбільша у Венесуелі прісноводна водойма і 11-е за величиною озеро зі створених людиною, а сама станція була найбільшою у світі з 1986 року по 1989 рік.

Вартість цієї станції – окреме питання. Порахувати її точно складно, бо будівництво йшло довго, а Венесуела за цей час пережила економічну кризу. Курс долара до болівару змінювався часто і сильно, а в Останніми рокамиБудівництво місцева валюта дешевшала щодня. EDELCA, одна з найбільших венесуельських компаній з виробництва електрики того часу, 1994 року оцінила вартість початкового етапуу 417 мільйонів доларів, а заключну фазу будівництва — у 21,1 мільярда неперекладних уже нізащо боліварів.

3. "Сілоду", Китай

Ця станція стоїть на річці Янцзи, її верхній течії. Назву споруді дав найближче місто. Крім основного призначення, "Сілоду" допомагає контролювати стік річкової води в цьому місці, а саму воду очищає від мулу. Будівництво почалося в 2005 році, але переривалося через те, що не були зрозумілі екологічні наслідки запуску ГЕС. Мабуть, їх все ж таки вважають сприятливими або як мінімум не несприятливими. У 2013 році в експлуатацію ввели першу турбіну, а повністю станція запрацювала через рік. Роботи коштували 6,2 мільярда доларів.

"Сілоду" обладнана 18 турбінами по 770 МВт кожна - загальна встановлена ​​потужність складає 13860 цих МВт. Щорічний виробіток досягає 55,2 млрд кВт-год — більше, ніж використала вся промисловість України у 2016 році. Дамба "Сілоду" височить на 285,5 метра - четверта за висотою у світі.

2. "Ітайпу", Бразилія та Парагвай

Якби цей список складався з 1989 року до 2007-го, то "Ітайпу" йшла б останнім, тобто першим номером — у той період вона була найбільшою за встановленою потужністю. При цьому станція все ще зберігає лідерство з щорічного вироблення, вдвічі перевершуючи попередню ГЕС, "Сілоду". ГЕС стоїть на річці Парана, якою проходить частина бразильсько-парагвайського кордону. Експлуатує споруду компанія, що належить обом країнам, і обидві держави одержують від неї енергію. "Ітайпу" постачає 71,4% споживаного Парагваєм електрики, а для Бразилії ця цифра становить 16,4%. Деякі генератори працюють на частоті парагвайської мережі, інші – на бразильській. При цьому бразильці імпортують частину енергії, яку не використовують парагвайці — для цього встановлені перетворювачі з однієї частоти на іншу.

Будівництво коштувало 19,6 мільярда доларів. На станції працюють 20 турбін по 700 МВт кожна, загальна встановлена ​​становить 14000 МВт — приблизно дві з половиною Запорізьких АЕС.

Більш ніж утричі "Ітайпу" перевершує ЗАЕС і за щорічним виробленням: у 2016 році бразильсько-парагвайська ГЕС виробила 103 млрд кВт-год енергії. Цей показник близький до загальноукраїнського нетто споживання (без урахування технологічних втрат).

1994 року Американське товариство цивільних інженерів включило "Ітайпу" до свого списку Семи чудес сучасного світу- Топ будівельних досягнень ХХ століття. Разом із ГЕС у цьому переліку, наприклад, опинилися тунель через Ла-Манш, хмарочос "Емпайр Стейт Білдінг" та Панамський канал. А 1989 року сучасний композитор класичної музики Філіп Гласс присвятив "Ітайпу" однойменну частину своєї симфонічної трилогії. твір велично і навіть якось жахливо - лякає сильніше, ніж моторошний початок бетховенської П'ятої симфонії. Ну ти знаєш, ось це: "та-так-так-дам, та-так-так-дам".

1. "Три ущелини", Китай

Де ще могли збудувати споруду, спорудження якої зажадало переселення 1,3 мільйона людей — майже два Львови? Це було найбільш масштабне переселення у зв'язку з будівництвом, сама станція — одна з найбільших у світі споруд будь-якого призначення, її гребля теж входить до найбільших. Коштувало це все 27,6 мільярда доларів. Будівництво на річці Янцзи почалося в 1992 році, а потім, з 2003 по 2012 рік, агрегати ГЕС вводили в експлуатацію.

На "Трьох ущелинах" встановлені 34 турбіни загальною потужністю 22500 МВт — у півтора з лишком рази потужніші за найближчого переслідувача, "Ітайпу". За річним виробленням за 2016 рік китайська станція, щоправда, трохи поступилася бразильсько-парагвайською — 93,5 млрд кВт-год. Справа тут не в конструкції чи чимось ще: просто Парана крутіша і працездатніша за Янцзу. Передбачалося, що споруда покриватиме 20% потреби Китаю в електриці, але споживання зростало надто швидко. У результаті "Три ущелини" не дають і двох відсотків, зате повністю покривають річне зростання споживання. Крім того, поява ГЕС з усією її інфраструктурою покращила умови судноплавства в цій частині річки — вантажообіг зріс удесятеро.

Зрештою, робота китайської ГЕС збільшила тривалість земної доби. Піднімаючи 39 мільярдів кілограм на висоту 175 метрів над рівнем моря і видаляючи таким чином всю цю масу води від центру Землі, китайці збільшили момент інерції планети. Обертання сповільнилося, доба стала довшою на 0,06 мікросекунди, а сама Земля трохи сплющилася біля полюсів і закруглилася посередині. - І не британськими, а НАСА.

Що будують зараз

У найближчі кілька років цей список зміниться приблизно наполовину — буде добудовано три великі ГЕС, які увійдуть до топ-7.

На другому місці опиниться станція китайська "Байхетань", яку передбачають закінчити у 2021 році. Її встановлена ​​потужність становитиме 16000 МВт.

До п'ятірки увійде бразильська ГЕС "Белу Монті", яка частково введена в експлуатацію у травні 2016 року. Усі агрегати запрацюють лише у 2019 році – тоді встановлена ​​потужність складе 11233 МВт.

Через рік китайці добудують і повністю запустять ще одну свою споруду — гідроелектростанцію "Удунде". Її проектна потужність – 10200 МВт. Сподіваємося, що із Землею все буде гаразд.

Нині вже неможливо уявити подальший розвиток людського суспільства без електрики. Всі галузі промисловості, комунікації, транспорт, виробництво та експлуатація побутової технікипобудовано використання електроенергії. І з кожним днем ​​його потрібно все більше. Розробляються нові засоби отримання цього важливого ресурсу. Багато країн світу ведуть пошук поновлюваних альтернативних джерел енергії, здатних повністю замінити традиційні та припинити надходження в атмосферу вуглекислого газу, що сприяє виникненню парникового ефекту. Атомна енергетика, яка заснована на використанні керованих реакцій у ядерних реакторах, дозволяє отримати велика кількістьелектроенергії. потужна АЕС у світі виробляє більше електрики, ніж усі альтернативні джереларазом взяті.

В усьому світі нині діє 191 атомна електростанція, загальною потужністю близько 392 168 МВт. У сучасних АЕС використовують різні типиреакторів. Наприклад, найпотужніший енергоблок, що діє, встановлений на АЕС Сіво, що функціонує атомної електростанції на заході Франції. Її перший та другий блоки працюють на водо-водяному ядерному реакторі PVR, потужність кожного з них – 1 561 МВт. Висота градирень – 180 м.

Незважаючи на те, що ставлення до атомних електростанцій у багатьох країнах світу дуже неоднозначне, на сьогоднішній день тільки вони можуть забезпечити необхідна кількістьелектроенергії. За дотримання всіх заходів безпеки, грамотного проектування та експлуатації атомні електростанції можуть працювати без збоїв. Переваги такого способу одержання електроенергії очевидні:

• економічна вигода, заснована на низькій вартості виробництва;
• відсутність шкідливих викидів;
• незначна вартість доставки палива;
• можливість тривалої роботиу підконтрольному автономному режимі;
• невелика кількість обслуговуючого персоналу.

У Японії, префектурі Ніігата, у місті Касівадзакі побудовано атомну електростанцію, що складається з семи реакторів. П'ять із них - киплячі ядерні реактори BWR, а два покращені - ABWR. Їх загальна потужність – 8 212 МВт. Перший енергоблок розпочав вироблення електрики у 1985 році.

Через землетрус, що стався 16 липня 2007 року, який мав за шкалою Ріхтера оцінку 6,8 балів, а також епіцентр, розташований за 19 км від АЕС, робота Касівадзакі-Каріва була припинена. Під час землетрусу працювали лише чотири енергоблоки, а в трьох проводився плановий огляд. Внаслідок переміщення ґрунту під реакторами станція отримала понад 50 пошкоджень. На трансформаторі блоку №3 виникла пожежа. Власники АЕС стверджують, що він розпочався через прямий контакт мідних дротівта «іншого металу», внаслідок чого спалахнула іскра, і сталося займання олійних рідин. Під час сильних підземних поштовхів трансформаторну підстанцію першого енергоблоку було зсунуто, і більшість проводів від'єдналися. На блоках №№ 1, 2, 4, 7 у трансформаторів було пошкоджено бар'єри, які призначалися для запобігання витоку олії. Непошкодженими залишились лише трансформатори п'ятого енергоблоку.

Однак наслідки витоку радіоактивної води з резервуарів, де зберігалося відпрацьоване паливо, безпосередньо під шостий реактор були найважчими. Крім того, залишилася невідомою кількість рідини, що витекла в море. Також стихією було перекинуто 438 ємностей з радіоактивними відходами. Через пошкоджені в результаті сильні поштовхи спеціальні фільтри, радіоактивний пил потрапив за межі АЕС. Японські експерти вказали на те, що трансформаторні будівлі та низка інших будівель, у яких було встановлено неядерне обладнання, мали незначний запас сейсмопрочності. Тому всім ще пощастило, що пожежа виникла лише на одному трансформаторі.

Касивадзаки-Карива було зупинено для огляду, відновлювального ремонту та проведення додаткових антисейсмічних дій. Збитки від землетрусу було оцінено в 12,5 млрд доларів США. Тільки збитки від простою АЕС та її ремонт становили 5,8 млрд доларів.

Після проведення цілого ряду відновлювальних робіт та необхідного ремонтуу травні 2009 року було запущено у тестовому режимі сьомий (постраждалий менше за інших) енергоблок. У серпні того ж року запустили шостий, а перший розпочав свою роботу лише 31 травня 2010 року. Другий, третій і четвертий енергоблоки так і не були запущені до катастрофи на Фукусімі-1, що сталася пізніше. У зв'язку з цим було ухвалено рішення зупинити всі діючі реактори Касівадзакі-Каріва.

Інші найбільші АЕС світу

Друге місце за потужністю займає канадська АЕС Брюс – 6 232 МВт. Її збудували 1987 року на березі озера Гурон у провінції Онтаріо. Від інших АЕС вона відрізняється справді величезною площею - понад 932 гектарів. Має вісім діючих реакторів.

Третьою у світі за кількістю електроенергії, що виробляється, вважається Запорізька АЕС (Україна). Її продуктивність 6000 МВт. Знаходиться вона біля Каховського водосховища, неподалік міста Енергодар. На найбільшій у Європі АЕС працює 11,5 тисячі обслуговуючого персоналу.

На четвертому місці у світі перебуває АЕС Хануль у Південній Кореї. Її потужність – 5 900 МВт. Але це поки що. Надалі її потужність заплановано збільшити до 8700 МВт.

Найпотужнішою атомною електростанцією вважають Балаківську АЕС. Вона знаходиться в Саратовській області, за 8 км від міста Балаково. Її потужність – понад 3 000 МВт, що приблизно дорівнює п'ятій частині всієї енергії, яку виробляють усі АЕС у країні. Станцію обслуговують 3770 осіб. Стабільне водопостачання, необхідне для безаварійної роботи водо-водяних енергетичних реакторів, забезпечене замкнутою схемою, яка утворена за рахунок будівництва дамб на частини Саратовського водосховища. Розташування АЕС було обрано з урахуванням санітарних зон, що не потребують знесення розташованих поблизу населених пунктів.

З другої половини XX століття атомні електростанції виробляють величезну кількість дешевої електроенергії, за допомогою якої відбувається покращення технологій та якості життя для більшості людей на нашій планеті. Тепер стало ясно, що найпотужніша АЕС у світі повинна бути і найнадійнішою, сейсмостійкою та безпечною.

Атомна енергетика - одна із самих областей, що розвиваютьсяпромисловості, що продиктовано постійним зростанням електроенергії, що споживається. Дуже багато країн мають джерела вироблення енергії з допомогою «мирного атом».

Карта атомних електростанцій Росії (РФ)

Росія входить до цього числа. Історія АЕС Росії починається з далекого 1948 року, коли винахідник радянської атомної бомби І.В. Курчатов ініціював проектування першої атомної електростанції на території тоді ще Радянського Союзу. Атомні станції Росіїберуть свій початок з будівництва Обнінської АЕС, яка стала не лише першою в Росії, а й першою у світі атомною станцією.

Росія унікальна країна, яка має технологію повного циклу атомної енергетики, що передбачає всі етапи, від видобутку руди до кінцевого отримання електроенергії. При цьому завдяки своїм великим територіям Росія має достатній запас урану, як у вигляді земних надр, так і у вигляді збройового обладнання.

На даний момент ядерні електростанції у Росіївключають 10 діючих об'єктів, які забезпечують потужність в 27 ГВт (ГігаВатт), що становить приблизно 18% в енергетичному балансі країні. Сучасний розвиток технології дозволяє зробити атомні електростанції Росії безпечними для довкілляоб'єктами, незважаючи на те, що використання атомної енергії є найнебезпечнішим виробництвом з погляду промислової безпеки.

Карта ядерних електростанцій (АЕС) Росії включає в себе не тільки станції, що діють, але також будуються, яких налічується близько 10 штук. При цьому до тих, хто будується, належать не тільки повноцінні атомні станції, але також перспективні розробки у вигляді створення плавучої атомної станції, яка відрізняється мобільністю.

Список атомних електростанцій Росії має такий вигляд:

Сучасний станатомної енергетики Росії дозволяє говорити про наявність великого потенціалу, який у найближчому майбутньому може реалізуватися у створенні та проектуванні реакторів нового типу, що дозволяють виробляти більші обсяги енергії за менших витрат.

На сьогоднішній день у світі існує понад 400 діючих АЕС, переважно в таких країнах як США, Франція, Японія та на пострадянському просторі – у Росії та Україні. Яка з них найпотужніша АЕС? Адже атомні станції бувають різними на кшталт реакторів, а також за кількістю реакторів. Є зовсім малопотужні на кшталт російських або, а колись і зовсім крихітних як або. А є станції, які забезпечують своєю електроенергією цілі промислові регіони. Про них ми й поговоримо. Вашій увазі пропонується ТОП-10 найпотужніших АЕС світу!

Рейтинг ТОП-10 найбільших атомних станцій світу

10 місце. Найпотужніша АЕС Росії

Балаківська АЕС – 4000 МВт

Розташування найбільшої АЕС Росії:Росія, Саратівська область

Розташування найбільшої АЕС США:США, штат Арізона

– найпотужніша АЕС США. Ця атомна станція забезпечує електроенергією чотири мільйони людей, маючи на трьох реакторах максимальний пік потужності 4 174 МВт. АЕС Пало-Верде – єдина атомна станція у світі, не розташована біля великої водойми. Для охолодження використовуються стічні водидовколишніх міст.

8 місце. Найпотужніша АЕС Китаю

АЕС Хуняньхе (Hongyanhe) - 4437 МВт

Розташування АЕС Хуняньхе:Китай, провінція Ляонін

АЕС Хуняньхеу провінції Ляонін у Китаї. Станція включає чотири реактори, а загальна їх потужність досягає 4 437 МВт.

7-е місце. Третя АЕС Франції

Каттен (Cattenom) - 5 200 МВт

Розташування АЕС Каттен:Франція, провінція Лотарингія

Потужність у провінції Ельзас-Лотарінгія Франції становить 5200 МВт на чотири реактори. На диво станція займає зовсім невелику площу, особливо в порівнянні з вищезгаданою найпотужнішою АЕС США у Пало-Верді.

6-е місце. Друга АЕС Франції

Палюель (Paluel) - 5320 МВт

Розташування АЕС Палюель:Франція, провінція Верхня Нормандія

5-е місце. Найпотужніша АЕС Франції та Західної Європи

Гравелін (Gravelines) - 5460 МВт

Розташування найбільшої АЕС Франції:Франція, провінція Гравелін

- Найпотужніша і найбільша АЕС Франції. Повна потужністьцієї атомної станції становить 5460 МВт.

Четверте місце. Друга АЕС Південної Кореї

Ханбіт (Hanbit, Yeonggwang) - 5875 МВт

Розташування АЕС Ханбіт: Південна Корея

Третє місце. Найпотужніша АЕС Південної Кореї

Ханул (Hanul) - 5881 МВт

Розташування найбільшої АЕС Південної Кореї:Південна Корея

Найбільша АЕС у Південній Кореї – лише ненабагато випереджає попереднього претендента з цієї країни – Ханбіт. Максимальна потужність цієї станції становить на даний момент 5881 МВт.

2-е місце. Найпотужніша АЕС Європи та України

Запорізька АЕС – 6000 МВт

Розташування найбільшої АЕС Європи:Україна, Запорізька область

– найбільша станція України, Європи та пострадянського простору. Шість реакторів станції дають пікову потужність 6 000 МВт і роблять її головним постачальником електроенергії в Україні.

1-е місце. Найпотужніша АЕС світу, Північної Америки та Канади

Брюс (Bruce County) - 6232 МВт

Розташування найбільшої АЕС Канади:Канада, провінція Онтаріо

У Канаді є найпотужнішою атомною станцією на території Північної Америки, а також найпотужнішої діючої АЕС світу. Максимальна потужність восьми реакторів, що використовуються на поточний момент, становить 6 232 МВт. Два реактори станції до 2015 року протягом півтора десятиліття перебували на стадії модернізації.

Потенційне перше місце – найпотужніша АЕС Японії

Касівадзакі-Каріва (Kashiwazaki-Kariwa) - 7965 МВт

Розташування АЕС Касівадзаки-Каріва:Японія, префектура Ніігата

- Найбільша атомна станція Японії та світу, яку по праву можна назвати найпотужнішою. Вона включає сім реакторів із загальною максимальною потужністю в 7 965 МВт. Але, як і багато японських АЕС, вона була зупинена після інциденту на Фукусіма-1 і на початок 2017 року, як і раніше, вважається тимчасово зупиненою.

Колишнє перше місце. Фукусіма-1 та Фукусіма-2

Нещодавно у Московському фізико-технічному інституті відбулася російська презентація проекту ІТЕР, у рамках якого планується створити термоядерний реактор, який працює за принципом токамака. Група вчених із Росії розповіла про міжнародний проект та про участь російських фізиків у створенні цього об'єкта. «Лента.ру» відвідала презентацію ІТЕР та поговорила з одним із учасників проекту.

ІТЕР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor – Міжнародний термоядерний експериментальний реактор) – проект термоядерного реактора, що дозволяє продемонструвати та дослідити термоядерні технології для їх подальшого використання в мирних та комерційних цілях. Творці проекту вважають, що керований термоядерний синтез може стати енергетикою майбутнього та служити альтернативою сучасним газу, нафти та вугіллю. Дослідники відзначають безпеку, екологічність та доступність технології ІТЕР порівняно зі звичайною енергетикою. За складністю проект можна порівняти з Великим адронним колайдером; установка реактора включає більше десяти мільйонів конструктивних елементів.

Фото: LESENECHAL/ PPV-AIX.COM

Про ІТЕР

Для тороїдальних магнітів токамака необхідно 80 тисяч кілометрів надпровідних ниток; загальна їх вага сягає 400 тонн. Сам реактор важитиме близько 23 тисячі тонн. Для порівняння - вага Ейфелевої вежіу Парижі дорівнює всього 7,3 тисяч тонн. Обсяг плазми в токамаку досягатиме 840 кубічних метрів, тоді як, наприклад, у найбільшому реакторі такого типу, що діє у Великій Британії, — JET — обсяг дорівнює всього ста кубічним метрам.

Висота токамака дорівнюватиме 73 метрам, з яких 60 метрів будуть знаходитися над землею і 13 метрів — під нею. Для порівняння, висота Спаської вежі Московського Кремля дорівнює 71 метру. Основна платформа реактора займатиме площу, що дорівнює 42 гектарам, що можна порівняти з площею 60 футбольних полів. Температура в плазмі токамака досягатиме 150 мільйонів градусів Цельсія, що вдесятеро вище за температуру в центрі Сонця.

У будівництві ІТЕР у другій половині 2010 років планується задіяти одночасно до п'яти тисяч осіб — до них увійдуть як робітники та інженери, так і адміністративний персонал. Багато компонентів ІТЕР будуть доставлятися від порту у Середземного моряспеціально спорудженою дорогою завдовжки близько 104 кілометрів. Зокрема, нею буде доставлено найважчий фрагмент установки, маса якого становитиме понад 900 тонн, а довжина — близько десяти метрів. Понад 2,5 мільйона кубометрів землі вивезуть з місця будівництва установки ІТЕР.

Загальні витрати на проектні та будівельні роботи оцінюються у 13 мільярдів євро. Ці кошти виділяються сімома основними учасниками проекту, які представляють інтереси 35 країн. Для порівняння, сукупні витрати на будівництво та обслуговування Великого адронного колайдера майже вдвічі менші, а будівництво та підтримка працездатності Міжнародної космічної станції обходиться майже в півтора рази дорожче.

Токамак

Сьогодні у світі існують два перспективні проекти термо ядерних реакторів: токамак ( тороїдальна каміра з магнітними доатушками) та стеларатор. В обох установках плазма утримується магнітним полем, однак у токамаку вона має форму тороїдального шнура, яким пропускається електричний струм, тоді як у стелараторі магнітне поле наводиться зовнішніми котушками. У термоядерних реакторах відбуваються реакції синтезу важких елементів з легень (гелію з ізотопів водню — дейтерію та тритію), на відміну від звичайних реакторів, де ініціюються процеси розпаду важких ядер на легші.

Фото: НДЦ «Курчатовський інститут»/nrcki.ru

Електричний струм у токамаку використовується також для початкового розігріву плазми до температури близько 30 мільйонів градусів Цельсія; подальше розігрів проводиться спеціальними пристроями.

Теоретична схема токамака була запропонована в 1951 радянськими фізиками Андрієм Сахаровим та Ігорем Таммом, і в 1954 в СРСР була побудована перша установка. Проте вченим не вдавалося тривалий час підтримувати плазму в стаціонарному режимі, і до середини 1960 років у світі склалося переконання, що керований термоядерний синтез на основі токамака неможливий.

Але вже через три роки на встановленні Т-3 в Інституті атомної енергії та імені Курчатова під керівництвом Лева Арцимовича вдалося нагріти плазму до температури понад п'ять мільйонів градусів Цельсія та ненадовго втримати її; Вчені з Великобританії, які були присутні на експерименті, на своєму устаткуванні зафіксували температуру близько десяти мільйонів градусів. Після цього у світі почався справжній бум токамаків, так що у світі було побудовано близько 300 установок, найбільші з яких знаходяться в Європі, Японії, США та Росії.

Зображення: Rfassbind/wikipedia.org

Управління ІТЕР

У 1985 році Євген Веліхов запропонував Михайлу Горбачову об'єднати зусилля США та СРСР у галузі термоядерної енергетики та розпочати роботу над створенням міжнародного термоядерного реактора на основі токамака. У 1988 почалися перші проектні роботи, і вже у 1992 році було підписано міжнародну угоду про розробку технічного проектуреактора ІТЕР. Повна вартість на етапі розробки проекту становила близько двох мільярдів доларів. Участь Росії та США у фінансуванні цього етапу склала приблизно по 17 відсотків; решта була поділена приблизно порівну між ЄС та Японією.

Наразі основними засновниками ІТЕР є Євросоюз, Індія, Китай, Південна Корея, Росія, США та Японія. У проекті прямо чи опосередковано зайнято близько 35 країн, що становлять більше половини населення земної кулі. За квотою Росії з 1994 року у проекті ІТЕР бере участь і Казахстан. Вчені планують уже 2020 року розпочати експерименти на ІТЕР. Однак початок робіт часто відкладається; до теперішнього часу запізнення оцінюється у два-три роки.

Де і що знаходиться

Зображення: wikimedia.org

На самому початку проекту між Японією та Францією точилася боротьба за можливість розміщення установок ІТЕР на своїх територіях. В результаті перемогла Франція: у 2005 році було ухвалено рішення про будівництво реактора на півдні країни, за 60 кілометрів від Марселя в дослідному центрі Карадаш. Комплекс займає загальну площу близько 180 га. На ній розміщено установки реактора, системи енергозабезпечення, газосховище, водонасосну станцію, градирню, адміністративні та інші будівлі. У 2007 році почалося будівництво комплексу та закладення фундаменту, а зовсім недавно, 19 березня 2014 року, здійснено заливання бетону для встановлення для отримання тритію.

Реактор та паливо

В основі роботи реактора ІТЕР лежить термоядерна реакція злиття ізотопів водню дейтерію та тритію з утворенням гелію з енергією 3,5 мегаелектронвольт та високоенергетичного нейтрону (14,1 мегаелектронвольт). Для цього дейтерій-тритієва суміш повинна бути нагріта до температури понад сто мільйонів градусів Цельсія, що вп'ятеро більше за температуру Сонця. При цьому суміш перетворюється на плазму з позитивно заряджених ядер водню та електронів. У такій розігрітій плазмі енергії та дейтерію та тритію достатньо, щоб почалися термоядерні реакції злиття з утворенням гелію та нейтрону.

Зображення: Wykis/ wikipedia.org

На один акт реакції виділяється енергія в 17,6 мегаелектронвольт, яка включає в себе кінетичну енергію нейтрону і ядра гелію. Нейтрон з плазми потрапляє в теплоносій, яким оточена плазма, і його енергія руху переходить у теплову енергію. Енергія гелію використовується для підтримки стаціонарного температурного режимуу плазмі.

Фото: O. Morand/ wikipedia.org

Дейтерій міститься у звичайній воді; його вчені навчилися добувати порівняно легко. У природному водні міститься близько 0,01 відсотка цього ізотопу. Із тритієм складніше - його майже немає на Землі. Проте, вчені планують отримувати його в рамках проекту ІТЕР, використовуючи реакції взаємодії нейтрону з ізотопами літію Li-6 та Li-7, який може бути введений до складу теплоносія бланкета – оболонки, що оточує плазму. Продуктами такої взаємодії є гелій, тритій та нейтрон (у разі ізотопу Li-7).

Підсумовуючи, можна сказати, що паливом для реактора ІТЕР є дейтерій та літій. При цьому вміст дейтерію у воді океану практично не обмежений, а літію в земній корі майже в 200 разів більше, ніж урану; при використанні дейтерію, що міститься в пляшці води, виділиться стільки ж енергії і, скільки при спалюванні бочки бензину: калорійність термоядерного палива в мільйон разів вища за будь-яке з сучасних неядерних джерел енергії.

Параметри реактора

Для енергетичної вигоди реактор повинен функціонувати зі значенням параметра Q більшого п'яти. Цей параметр показує співвідношення вивільненої в процесі реакції енергії і енергії, витраченої на створення і нагрівання плазми. Крім того, необхідне нагрівання плазми до температури, більшої за сто мільйонів градусів Цельсія, і така нагріта плазма в реакторі повинна бути стійкою більше однієї секунди.

Так, на установці TFTR у Нью-Джерсі в США було здійснено термоядерну реакцію з потужністю близько десяти мегават з імпульсом тривалістю 0,3 секунди. На установці JET у Великій Британії була отримана потужність 17 мегават з Q=0,6.

Зображення: ІТЕР

У реакторі розмірами 40 на 40 метрів: 1 - центральний соленоїд, 2 - котушки полоідального магнітного поля, 3 - котушка тороїдального магнітного поля, 4 - вакуумна камера, 5 - кріостат, 6 - дивертор.

В ІТЕР у першій фазі експерименту планується утримати плазму до тисячі секунд з Q більше десяти при температурі близько 150 мільйонів градусів і потужністю, що виділяється, в 500 мегават. У другій фазі вчені хочуть перейти до безперервного режиму роботи токамака, і, у разі успіху, до першої комерційної версії DEMO. DEMO буде влаштований істотно простіше і не буде носити дослідницьке навантаження, а для його роботи не знадобиться значної кількості датчиків, оскільки необхідні параметри роботи реактора будуть відпрацьовані вже на експериментальному реакторі ІТЕР.

Участь Росії

Участь Росії у проекті ІТЕР нині становить близько десяти відсотків. Це дозволяє країні отримувати доступ до всіх технологій проекту. Основним завданням, яке постає перед Росією в рамках проекту, є виробництво надпровідних магнітів, а також різноманітних діагностичних датчиків та аналізаторів структури плазми.

«Лента.ру» поговорила з російським учасником проекту ІТЕР Володимиром Аносовим, начальником групи у відділі експериментальної фізики токамаків ДНЦ РФ ТРІНІТІ.

На чому ґрунтується впевненість у тому, що ІТЕР запрацює через 5-10 років? На яких практичних та теоретичних розробках?

З російської сторони заявлений графік робіт ми виконуємо і не збираємось порушувати. На жаль, бачимо деяке запізнення робіт, виконуваних іншими, переважно Європою; частково є запізнення в Америки та спостерігається тенденція до того, що проект буде дещо затриманий. Затримано, але не зупинено. Є впевненість у тому, що він запрацює. Концепт самого проекту повністю теоретично і практично прорахований і надійний, тому я думаю, що він запрацює. Чи дасть він повною мірою заявлені результати, поживемо-побачимо.

Проект скоріше носить дослідницький характер?

Звичайно. Заявлений результат немає отриманого результату. Якщо його буде отримано повною мірою, я буду дуже щасливий.

Які нові технології з'явилися, з'являються чи з'являтимуться у проекті ІТЕР?

Проект ІТЕР є не просто надскладним, а ще й наднапруженим проектом. Напруженим у плані енергонавантаження, умов експлуатації певних елементів, у тому числі наших систем. Тому нові технології просто повинні народжуватися у цьому проекті.

А чи є приклад?

космос. Наприклад, наші алмазні детектори. Ми обговорювали можливість застосування наших алмазних детекторів на космічних вантажівках, які є ядерними машинами, які перевозять деякі об'єкти типу супутників або станцій з орбіти на орбіту. Є такий проект космічної вантажівки. Так як це апарат з ядерним реактором на борту, то складні умови експлуатації вимагають аналізу та контролю, так що наші детектори цілком могли б це зробити. На даний момент тема створення такої діагностики поки що не фінансується. Якщо вона буде створена, то може бути застосована і тоді в неї не потрібно вкладати гроші на фазі розробки, а лише на фазі освоєння та впровадження.

Яка частка сучасних російських розробок нульових та дев'яностих років у порівнянні з радянськими та західними розробками?

Частка російського наукового внеску до ІТЕР і натомість загальносвітового дуже велика. Я не знаю її точно, але вона дуже вагома. Вона явно не менша за російський відсоток фінансової участі в проекті, тому що в багатьох інших командах є велика кількість росіян, які поїхали за кордон працювати в інші інститути. У Японії та Америці, скрізь, ми з ними дуже добре контактуємо та працюємо, хтось із них представляє Європу, хтось — Америку. Крім того, там є і свої наукові школи. Тому, щодо того, сильніше ми чи більше розвиваємо те, що робили раніше... Один із великих сказав, що «ми стоїмо на плечах титанів», тому та база, яка була напрацьована в радянські часи, Вона незаперечно велика і без неї ми нічого не змогли б. Але і зараз ми не стоїмо на місці, ми рухаємося.

А чим займається саме ваша група в ІТЕР?

У мене сектор у відділі. Відділ займається розробкою кількох діагностик, наш сектор займається безпосередньо розробкою вертикальної нейтронної камери, нейтронної діагностики ІТЕР і вирішує велике коло завдань від проектування до виготовлення, а також проводить супутні науково-дослідні роботи, пов'язані з розробкою, зокрема, алмазних детекторів. Алмазний детектор — унікальний прилад, спочатку створений саме в нашій лабораторії. Раніше він використовувався на багатьох термоядерних установках, зараз він застосовується досить широко багатьма лабораторіями від Америки до Японії; вони, скажімо так, пішли слідом за нами, але ми продовжуємо залишатися на висоті. Зараз ми робимо алмазні детектори і збираємося вийти на рівень їх промислового виробництва(Дрібносерійного виробництва).

У яких галузях промисловості можуть використовуватися ці детектори?

В даному випадку це термоядерні дослідження, надалі ми припускаємо, що вони будуть потрібні в ядерній енергетиці.

Що саме роблять детектори, що вони вимірюють?

нейтрони. Більш цінного продукту, ніж нейтрон, немає. Ми з вами також складаємося з нейтронів.

Які показники нейтронів вони вимірюють?

Спектральні. По-перше, безпосереднє завдання, яке вирішується в ІТЕРі, це вимір енергетичних спектрів нейтронів. Крім того, вони моніторять кількість та енергію нейтронів. Друге додаткове завдання стосується ядерної енергетики: у нас є паралельні розробки, які можуть вимірювати і теплові нейтрони, які є основою ядерних реакторів. У нас це завдання другорядне, але воно також відпрацьовується, тобто ми можемо працювати тут і в той же час робити напрацювання, які можуть бути успішно застосовані в ядерній енергетиці.

Якими методами Ви користуєтесь у своїх дослідженнях: теоретичними, практичними, комп'ютерним моделюванням?

Усіми: від складної математики (методів математичної фізики) та математичного моделювання до експериментів. Усі самі різні типирозрахунків, які ми проводимо, підтверджуються та перевіряються експериментами, тому що у нас безпосередньо експериментальна лабораторія з кількома працюючими нейтронними генераторами, на яких ми проводимо тестування тих систем, які самі і розробляємо.

У Вас в лабораторії є реактор, що діє?

Чи не реактор, а нейтронний генератор. Нейтронний генератор, по суті, це мінімодель тих термоядерних реакцій, про які йдеться. У ньому йде все те ж саме, тільки там процес дещо інший. Він працює за принципом прискорювача - це пучок певних іонів, що б'є по мішені. Тобто у разі плазми ми маємо гарячий об'єкт, у якому кожен атом має велику енергію, а в нашому випадку спеціально прискорений іон ударяється по мішені, насиченій подібними ж іонами. Відповідно відбувається реакція. Скажімо так, це один із способів, яким ви можете робити ту саму термоядерну реакцію; єдине тільки, що доведено, що даний спосіб не має високим ККД, тобто ви не отримаєте позитивний енерговихід, але саму реакцію ви отримуєте - ми безпосередньо спостерігаємо цю реакцію та частки і все, що в ній йде.