Ko gradi termonuklearni reaktor? Iter - međunarodni termonuklearni reaktor (iter) Fuzione stanice
Danas mnoge zemlje učestvuju u termonuklearnim istraživanjima. Lideri su Evropska unija, Sjedinjene Američke Države, Rusija i Japan, dok se programi u Kini, Brazilu, Kanadi i Koreji ubrzano šire. U početku su fuzijski reaktori u SAD-u i SSSR-u bili povezani s razvojem nuklearnog oružja i ostali su povjerljivi do konferencije Atoms for Peace, koja je održana u Ženevi 1958. godine. Nakon stvaranja sovjetskog tokamaka, istraživanje nuklearne fuzije postalo je "velika nauka" 1970-ih. Ali cijena i složenost uređaja porasli su do te mjere da je međunarodna saradnja postala jedini put naprijed.
Termonuklearni reaktori u svijetu
Od 1970-ih, komercijalna upotreba fuzijske energije neprestano se odgađala 40 godina. Međutim, posljednjih godina se dogodilo mnogo toga što bi moglo dozvoliti da se ovaj period skrati.
Izgrađeno je nekoliko tokamaka, uključujući evropski JET, britanski MAST i eksperimentalni fuzijski reaktor TFTR u Princetonu, SAD. Međunarodni projekat ITER je trenutno u izgradnji u Cadaracheu u Francuskoj. Biće to najveći tokamak kada počne sa radom 2020. godine. Kina će 2030. izgraditi CFETR, koji će nadmašiti ITER. U međuvremenu, Kina provodi istraživanje eksperimentalnog supravodljivog tokamaka EAST.
Druga vrsta fuzionog reaktora, stelatori, također je popularna među istraživačima. Jedan od najvećih, LHD, počeo je sa radom u Japanskom nacionalnom institutu 1998. godine. Koristi se za pronalaženje najbolje magnetske konfiguracije za zadržavanje plazme. Njemački institut Max Planck sproveo je istraživanje na reaktoru Wendelstein 7-AS u Garchingu između 1988. i 2002. godine, a trenutno na reaktoru Wendelstein 7-X, čija je izgradnja trajala više od 19 godina. Još jedan TJII stelarator je u funkciji u Madridu, Španija. U SAD-u, Princeton Laboratory (PPPL), koji je izgradio prvi fuzijski reaktor ovog tipa 1951. godine, zaustavio je izgradnju NCSX-a 2008. zbog prekoračenja troškova i nedostatka sredstava.
Osim toga, postignut je značajan napredak u istraživanju inercijalne fuzije. Izgradnja Nacionalnog postrojenja za paljenje (NIF) vrijednog 7 milijardi dolara u Livermore National Laboratory (LLNL), finansiranog od strane Nacionalne administracije za nuklearnu sigurnost, završena je u martu 2009. Francuski Laser Mégajoule (LMJ) počeo je s radom u oktobru 2014. Fuzijski reaktori koriste lasere koji isporučuju oko 2 miliona džula svjetlosne energije u roku od nekoliko milijarditih dijelova sekunde do cilja veličine nekoliko milimetara kako bi pokrenuli reakciju nuklearne fuzije. Primarna misija NIF-a i LMJ-a je istraživanje u prilog nacionalnim vojnim nuklearnim programima.
ITER
Sovjetski Savez je 1985. predložio izgradnju tokamaka sljedeće generacije zajedno s Evropom, Japanom i Sjedinjenim Državama. Radovi su obavljeni pod pokroviteljstvom IAEA. Između 1988. i 1990. godine stvoreni su prvi dizajni Međunarodnog termonuklearnog eksperimentalnog reaktora ITER, što na latinskom također znači "put" ili "putovanje", kako bi se dokazalo da fuzija može proizvesti više energije nego što je apsorbirala. Kanada i Kazahstan su takođe učestvovali, uz posredovanje Euratoma i Rusije.
Šest godina kasnije, odbor ITER-a odobrio je prvi sveobuhvatni dizajn reaktora zasnovan na utvrđenoj fizici i tehnologiji, koji je koštao 6 milijardi dolara. Tada su se Sjedinjene Američke Države povukle iz konzorcija, što ih je natjeralo da prepolove troškove i promijene projekat. Rezultat je ITER-FEAT, koji košta 3 milijarde dolara, ali postiže samoodrživi odgovor i pozitivan bilans snage.
2003. Sjedinjene Države su se ponovo pridružile konzorcijumu, a Kina je objavila želju da učestvuje. Kao rezultat toga, sredinom 2005. godine partneri su se dogovorili da izgrade ITER u Cadaracheu na jugu Francuske. EU i Francuska dale su polovinu od 12,8 milijardi eura, dok su Japan, Kina, Južna Koreja, SAD i Rusija doprinijele po 10%. Japan je obezbijedio komponente visoke tehnologije, održavao postrojenje IFMIF vrijedno 1 milijardu eura dizajnirano za ispitivanje materijala i imao je pravo da izgradi sljedeći testni reaktor. Ukupni trošak ITER-a uključuje polovinu troškova za 10 godina izgradnje i polovinu za 20 godina rada. Indija je postala sedma članica ITER-a krajem 2005.
Eksperimenti bi trebali početi 2018. godine koristeći vodonik kako bi se izbjeglo aktiviranje magneta. Upotreba D-T plazme se ne očekuje prije 2026.
Cilj ITER-a je generirati 500 MW (najmanje 400 s) koristeći manje od 50 MW ulazne snage bez proizvodnje električne energije.
Demo-ova demonstraciona elektrana od dva gigavata će kontinuirano proizvoditi velike količine. Idejni projekat Demo će biti završen do 2017. godine, a izgradnja će početi 2024. godine. Lansiranje će se održati 2033.
JET
EU (Euratom, Švedska i Švicarska) je 1978. godine započela zajednički evropski projekat JET u Velikoj Britaniji. JET je danas najveći operativni tokamak na svijetu. Sličan reaktor JT-60 radi u Japanskom nacionalnom institutu za fuziju, ali samo JET može koristiti gorivo deuterijum-tricijum.
Reaktor je pokrenut 1983. godine i postao je prvi eksperiment koji je rezultirao kontroliranom termonuklearnom fuzijom snage do 16 MW za jednu sekundu i 5 MW stabilne snage na deuterijum-tricij plazmi u novembru 1991. godine. Provedeni su mnogi eksperimenti radi proučavanja različitih shema grijanja i drugih tehnika.
Dalja poboljšanja JET-a uključuju povećanje njegove snage. MAST kompaktni reaktor razvija se zajedno s JET-om i dio je projekta ITER.
K-STAR
K-STAR je korejski supravodljivi tokamak iz Nacionalnog instituta za istraživanje fuzije (NFRI) u Daejeonu, koji je sredinom 2008. proizveo svoju prvu plazmu. ITER, koji je rezultat međunarodne saradnje. Tokamak radijusa 1,8 m je prvi reaktor koji koristi Nb3Sn supravodljive magnete, iste one planirane za ITER. Tokom prve faze, završene do 2012. godine, K-STAR je morao dokazati održivost osnovnih tehnologija i postići plazma impulse u trajanju do 20 sekundi. U drugoj fazi (2013-2017) se modernizuje za proučavanje dugih impulsa do 300 s u H režimu i prelazak na AT režim visokih performansi. Cilj treće faze (2018-2023) je postizanje visoke produktivnosti i efikasnosti u dugopulsnom režimu. U fazi 4 (2023-2025) će se testirati DEMO tehnologije. Uređaj nije sposoban za rad s tritijem i ne koristi D-T gorivo.
K-DEMO
Razvijen u saradnji sa Laboratorijom za fiziku plazme (PPPL) američkog Ministarstva energetike i južnokorejskim NFRI, K-DEMO bi trebalo da bude sledeći korak u razvoju komercijalnog reaktora izvan ITER-a, i biće prva elektrana sposobna da proizvodi energiju u električnu mrežu, odnosno 1 milion kW u roku od nekoliko sedmica. Imaće prečnik od 6,65 m i imaće modul zone reprodukcije kreiran u okviru DEMO projekta. Korejsko ministarstvo obrazovanja, nauke i tehnologije planira u njega uložiti oko trilion korejskih vona (941 milion dolara).
ISTOK
Kineski eksperimentalni napredni superprovodljivi tokamak (EAST) na Institutu za fiziku Kine u Hefeiju stvorio je vodikovu plazmu na temperaturi od 50 miliona °C i održavao je 102 s.
TFTR
U američkoj laboratoriji PPPL eksperimentalni fuzijski reaktor TFTR radio je od 1982. do 1997. godine. U decembru 1993. TFTR je postao prvi magnetni tokamak koji je sproveo opsežne eksperimente deuterijum-tricijum plazma. Sljedeće godine reaktor je proizveo tada rekordnih 10,7 MW kontrolisane snage, a 1995. je postignut temperaturni rekord od 510 miliona °C. Međutim, postrojenje nije postiglo cilj rentabilnosti fuzijske energije, ali je uspješno ispunilo ciljeve hardverskog dizajna, dajući značajan doprinos razvoju ITER-a.
LHD
LHD na japanskom nacionalnom institutu za fuziju u Tokiju, prefektura Gifu, bio je najveći stelarator na svijetu. Fuzijski reaktor je pušten u rad 1998. godine i pokazao je svojstva zadržavanja plazme uporediva sa drugim velikim objektima. Postignuta je temperatura jona od 13,5 keV (oko 160 miliona °C) i energija od 1,44 MJ.
Wendelstein 7-X
Nakon godinu dana testiranja, koje je počelo krajem 2015., temperature helijuma su nakratko dostigle 1 milion °C. Godine 2016. reaktor hidrogen plazme fuzije koji koristi 2 MW snage dostigao je temperaturu od 80 miliona °C u roku od četvrt sekunde. W7-X je najveći stelarator na svijetu i planirano je da radi neprekidno 30 minuta. Cijena reaktora iznosila je milijardu eura.
NIF
National Ignition Facility (NIF) u Livermore National Laboratory (LLNL) završen je u martu 2009. Koristeći svoja 192 laserska zraka, NIF je u stanju da koncentriše 60 puta više energije nego bilo koji prethodni laserski sistem.
Hladna fuzija
U martu 1989., dva istraživača, Amerikanac Stanley Pons i Britanac Martin Fleischman, objavili su da su lansirali jednostavan stoni reaktor hladne fuzije koji radi na sobnoj temperaturi. Proces je uključivao elektrolizu teške vode pomoću paladijumskih elektroda na kojima su jezgra deuterija bila koncentrisana do velike gustine. Istraživači kažu da je proizvodila toplinu koja se mogla objasniti samo u terminima nuklearnih procesa, a postojali su i nusprodukti fuzije, uključujući helij, tricij i neutrone. Međutim, drugi eksperimentatori nisu mogli ponoviti ovaj eksperiment. Većina naučne zajednice ne vjeruje da su reaktori hladne fuzije stvarni.
Nuklearne reakcije niske energije
Pokrenuta tvrdnjama o "hladnoj fuziji", istraživanja su nastavljena u niskoenergetskom polju uz određenu empirijsku podršku, ali bez opšteprihvaćenog naučnog objašnjenja. Očigledno, slabe nuklearne interakcije se koriste za stvaranje i hvatanje neutrona (a ne moćne sile, kao u njihovoj fuziji). Eksperimenti uključuju vodonik ili deuterijum koji prolaze kroz katalitički sloj i reagiraju s metalom. Istraživači navode uočeno oslobađanje energije. Glavni praktični primjer je interakcija vodika sa prahom nikla, oslobađajući toplinu u količini većoj od bilo koje kemijske reakcije.
CADARACHE (Francuska), 25. maja - RIA Novosti, Viktorija Ivanova. Jug Francuske se obično povezuje sa praznicima na Azurnoj obali, poljima lavande i Kanskim festivalom, ali ne i sa naukom, iako se u blizini Marseja već nekoliko godina odvija „izgradnja veka“ – međunarodni termonuklearni eksperimentalni reaktor (ITER) se gradi u blizini istraživačkog centra Cadarache.
Dopisnik RIA Novosti saznao je kako napreduje najveća svjetska izgradnja jedinstvene instalacije i kakvi ljudi grade "prototip Sunca" koji može proizvesti 7 milijardi kilovat-sati energije godišnje.
U početku je međunarodni termonuklearni eksperimentalni reaktor nazvan ITER, akronim za Međunarodni termonuklearni eksperimentalni reaktor. Međutim, kasnije se za naziv pojavila ljepša interpretacija: naziv projekta objašnjava se prijevodom latinske riječi iter - "put", a neke su zemlje počele pažljivo odmicati od spominjanja riječi "reaktor" kako ne bi probuditi asocijacije na opasnost i zračenje u svijesti građana.
Cijeli svijet gradi novi reaktor. Do danas u projektu učestvuju Rusija, Indija, Japan, Kina, Južna Koreja i Sjedinjene Američke Države, kao i Evropska unija. Evropljani, kao jedinstvena grupa, odgovorni su za implementaciju 46% projekta, a svaka od ostalih zemalja učesnica preuzela je 9%.
Kako bi se pojednostavio sistem međusobnih obračuna, unutar organizacije je izmišljena posebna valuta - obračunska jedinica ITER - IUA. U ovim jedinicama se sprovode svi dogovori o nabavci komponenti od strane učesnika. Tako je rezultat izgradnje postao nezavisan od fluktuacija kursa nacionalne valute i troškova proizvodnje delova u svakoj pojedinoj zemlji.
Za ovu investiciju, izraženu ne u novcu, već u komponentama buduće instalacije, učesnici dobijaju pun pristup čitavom nizu tehnologija uključenih u ITER. Tako se u Francuskoj trenutno gradi “Međunarodna škola za stvaranje termonuklearnog reaktora”.
"Najtoplija stvar u Sunčevom sistemu"
Novinari, pa i sami zaposlenici ITER-a, toliko često uspoređuju projekat sa Suncem da je prilično teško smisliti drugu asocijaciju za termonuklearnu instalaciju. Šef jednog od odjela Međunarodne organizacije ITER, Mario Merola, mogao je, nazvavši reaktor "najtoplijom stvari u našem Sunčevom sistemu".
„Temperatura unutar uređaja će biti oko 150 miliona stepeni Celzijusa, što je 10 puta više od temperature jezgra Sunca. Magnetno polje instalacije će biti oko 200 hiljada puta veće od samog Zemlje“, kaže Mario o projektu.
ITER je baziran na sistemu tokamak - toroidnih komora sa magnetnim zavojnicama. Ideja o magnetnom zatvaranju visokotemperaturne plazme razvijena je i tehnološki implementirana prvi put u svijetu u Kurčatovskom institutu sredinom prošlog stoljeća. Rusija, koja je bila na početku projekta, između ostalih komponenti, proizvodi jedan od najvažnijih dijelova instalacije, "srce ITER-a" - supravodljivi magnetni sistem. Sastoji se od različitih tipova superprovodnika koji sadrže desetine hiljada filamenata sa posebnom nanostrukturom.
Da bi se stvorio sistem tako velikih razmjera, potrebne su stotine tona takvih superprovodnika. Šest od sedam zemalja učesnica uključeno je u njihovu proizvodnju. Među njima je i Rusija, koja isporučuje superprovodnike na bazi legura niobijum-titanijum i niobijum-kalaj, za koje se pokazalo da su među najboljima na svetu. Proizvodnju ovih materijala u Rusiji obavljaju preduzeća Rosatom i Institut Kurchatov.
© Fotografija: ljubaznošću organizacije ITER
© Fotografija: ljubaznošću organizacije ITER
Uobičajene poteškoće
Međutim, Rusija i Kina su, ispunjavajući svoje obaveze na vrijeme, nesvjesno postale taoci drugih učesnika projekta koji svoj dio posla ne uspijevaju uvijek završiti na vrijeme. Specifičnost projekta ITER je bliska interakcija svih strana, pa stoga zaostajanje bilo koje zemlje dovodi do toga da cijeli projekat počinje „klizati“.
Kako bi popravio situaciju, novi šef organizacije ITER, Bernard Bigot, odlučio je promijeniti vremenski okvir projekta. Nova verzija rasporeda – očekuje se da će biti realističnija – biće predstavljena u novembru.
Istovremeno, Bigo nije isključio preraspodjelu posla između učesnika.
“Bilo bi mi drago da uopće nije bilo kašnjenja u realizaciji našeg globalnog projekta, ne vidim bilo šta u preraspodjeli posla loše, ali o ovom pitanju se mora ozbiljno razgovarati”, rekao je generalni direktor organizacije.
Bigot je napomenuo da rad na stvaranju ITER-a provode stotine kompanija i organizacija iz sedam zemalja učesnica. “Ne možete samo pucnuti prstima i izvršiti plan. Svi su mislili da će biti lako ispoštovati rokove zahvaljujući dobroj vjeri i dobroj namjeri, sada razumijemo da se ništa neće dogoditi.
Prema njegovim riječima, poteškoće u izgradnji ITER-a uzrokovane su razlikama u kulturama zemalja učesnica, te činjenicom da ranije nije bilo sličnih projekata u svijetu, pa su mnogi mehanizmi i instalacije koji se prvi put proizvode zahtijevaju dodatne testovi i sertifikacije od strane regulatora, što zahteva dodatno vreme.
Jedna od mjera Bigotovog predloženog "strogog upravljanja" bilo bi stvaranje još jednog upravljačkog tijela, koje bi uključivalo direktore nacionalnih agencija i generalnog direktora. Odluke ovog tijela bit će obavezujuće za sve učesnike u projektu - Bigot se nada da će to potaknuti proces interakcije.
© Fotografija
"Izgradnja veka"
U međuvremenu je u toku veliki građevinski projekat na teritoriji ITER-a. „Srce“ objekta – sam tokamak i kancelarijski prostori – zauzimaće površinu od kilometar sa 400 metara.
Za reaktor je iskopana jama duboka 20 metara, na čije se dno po zrcalno glatkom asfaltu dovoze armature i ostale komponente neophodne u ovoj fazi. Prvo, zidni segmenti se montiraju vodoravno, povezujući metalne konstrukcije posebnim pločama. Zatim se uz pomoć četiri građevinske dizalice konačno postavljaju u željeni položaj.
Proći će nekoliko godina, a stranica će biti neprepoznatljiva. Umjesto ogromne rupe na platformi, iznad nje će se uzdići kolos veličine Boljšoj teatra - oko 40 metara visine.
Negdje na lokaciji izgradnja još nije počela - i zbog toga druge zemlje ne mogu precizno izračunati vrijeme isporuke za komponente termonuklearnog reaktora, a negdje je već završeno. Konkretno, za rad su spremni sjedište ITER-a, zgrada za namotavanje polidalnih namotaja magnetnog sistema, trafostanica i nekoliko drugih pomoćnih zgrada.
"Sreća leži u kontinuiranom znanju nepoznatog"
U vrijeme kada naučni rad nije svugdje popularan i poštovan, ITER je na svojoj platformi okupio 500 naučnika, inženjera i predstavnika mnogih drugih specijalnosti iz različitih zemalja. Ovi stručnjaci su pravi sanjari i posvećeni ljudi, baš kao i Strugackijevi, „prihvatili su radnu hipotezu da sreća leži u kontinuiranom znanju nepoznatog i da je smisao života u istom.”
Ali životni uslovi za zaposlene u projektu bitno su drugačiji od onih u NIICHAVO - Istraživačkom institutu za vještičarenje i čarobnjaštvo - gdje su radili junaci priče sovjetskih pisaca naučne fantastike "Ponedjeljak počinje subotom". Na teritoriji ITER-a nema hostela za strance - svi oni iznajmljuju smeštaj u obližnjim selima i gradovima.
Unutar jedne od već izgrađenih zgrada, pored radnog prostora, nalazi se i ogromna kantina, u kojoj zaposleni na projektu mogu za vrlo skromnu sumu pojesti užinu ili obilan ručak. Na meniju se uvek nalaze jela nacionalne kuhinje, bilo da su to japanski rezanci ili italijanska mineštra.
Na ulazu u trpezariju nalazi se oglasna tabla. Sadrži ponude za zajednički najam stanova i „časove francuskog, kvalitetno i jeftino“. Prikazuje se bijeli komad papira - „Hor Cadarache regrutuje učesnike Dođite u glavnu zgradu ITER-a.“ Pored hora čije formiranje još nije završeno, projektno osoblje je organizovalo i svoj orkestar. Rus Evgenij Veščov, koji već nekoliko godina radi u Cadaracheu, takođe svira saksofon.
Put do Sunca
„Kako mi živimo ovde, idemo na probe, idemo u planine, nije daleko“, kaže Evgenij nije moje prvo dugoročno poslovno putovanje u inostranstvo, navikao sam na to.”
Evgeniy je fizičar i uključen je u integraciju dijagnostičkih sistema na projektu.
„Još od studentskih dana bio sam inspiriran projektom ITER, prilikama i perspektivama koje su bile pred nama, postojao je osjećaj da je budućnost iza njega, međutim, moj put je bio trnovit, kao i mnogi drugi Nisam baš dobar s novcem, čak sam razmišljao o tome da napustim nauku radi posla, da otvorim nešto svoje, ali otišao sam na poslovno putovanje, pa sam, deset godina nakon što sam prvi put čuo za ITER, završio u Francuskoj. na projektu”, kaže fizičar.
Prema rečima ruskog naučnika, „svaki zaposleni ima svoju priču o ulasku u projekat“. Kakvi god bili “putevi ka Suncu” njegovih pristalica, već nakon najkraćeg razgovora sa bilo kojim od njih postaje jasno da ovdje rade ljubitelji njihovog zanata.
Na primjer, Amerikanac Mark Henderson je specijalista za grijanje plazme u ITER-u. Na sastanak je došao - kratko ošišan, suv, sa naočarima - u maski jednog od osnivača Applea, Stevea Jobsa. Crna košulja, izblijedjele farmerke, patike. Ispostavilo se da neobična bliskost Hendersona i Jobsa nije ograničena na vanjsku sličnost: obojica su sanjari, inspirirani idejom da svojim izumom promijene svijet.
“Mi, kao čovječanstvo, sve više ovisimo o resursima i ne radimo ništa osim da ih konzumiramo. Henderson je uvjeren.
I razmišljaju, sanjaju i ostvaruju najnevjerovatnije i najfantastičnije ideje. I nikakva pitanja na dnevnom redu vanjske politike ne mogu ometati rad naučnika: nesuglasice će prije ili kasnije završiti, a toplina dobivena kao rezultat termonuklearne reakcije zagrijat će sve, bez obzira na kontinent i državu.
ITER (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor, "International Experimental Thermonuclear Reactor") je naučni i tehnički projekat velikih razmjera koji ima za cilj izgradnju prvog međunarodnog eksperimentalnog termonuklearnog reaktora.
Realizira sedam glavnih partnera (Evropska unija, Indija, Kina, Republika Koreja, Rusija, SAD, Japan) u Cadaracheu (regija Provansa-Alpi-Azurna obala, Francuska). ITER se zasniva na instalaciji tokamaka (nazvanoj po prvim slovima: toroidna komora sa magnetnim zavojnicama), koja se smatra najperspektivnijim uređajem za implementaciju kontrolisane termonuklearne fuzije. Prvi tokamak izgrađen je u Sovjetskom Savezu 1954. godine.
Cilj projekta je pokazati da se energija fuzije može koristiti u industrijskim razmjerima. ITER bi trebao generirati energiju kroz reakciju fuzije s teškim izotopima vodika na temperaturama iznad 100 miliona stepeni.
Pretpostavlja se da će 1 g goriva (mješavina deuterija i tritijuma) koje će se koristiti u instalaciji dati istu količinu energije kao 8 tona nafte. Procijenjena termonuklearna snaga ITER-a je 500 MW.
Stručnjaci kažu da je reaktor ovog tipa mnogo sigurniji od sadašnjih nuklearnih elektrana (NPP), a morska voda može osigurati gorivo za njega u gotovo neograničenim količinama. Stoga će uspješna implementacija ITER-a osigurati neiscrpni izvor ekološki prihvatljive energije.
Istorija projekta
Koncept reaktora razvijen je u Institutu za atomsku energiju po imenu. I.V.Kurchatova. SSSR je 1978. godine iznio ideju o realizaciji projekta u Međunarodnoj agenciji za atomsku energiju (IAEA). Dogovor o realizaciji projekta postignut je 1985. godine u Ženevi tokom pregovora između SSSR-a i SAD-a.
Program je kasnije odobrila IAEA. Godine 1987. projekat je dobio sadašnji naziv, a 1988. godine stvoreno je upravljačko tijelo - Vijeće ITER. U 1988-1990 Sovjetski, američki, japanski i evropski naučnici i inženjeri izveli su konceptualnu studiju projekta.
21. jula 1992. godine u Washingtonu su EU, Rusija, SAD i Japan potpisale sporazum o razvoju tehničkog projekta ITER, koji je završen 2001. godine. 2002-2005. Projektu su se pridružile Južna Koreja, Kina i Indija. Ugovor o izgradnji prvog međunarodnog eksperimentalnog fuzijskog reaktora potpisan je u Parizu 21. novembra 2006. godine.
Godinu dana kasnije, 7. novembra 2007., potpisan je ugovor o gradilištu ITER-a, prema kojem će reaktor biti smješten u Francuskoj, u nuklearnom centru Cadarache u blizini Marseillea. Centar za kontrolu i obradu podataka bit će smješten u Naki (prefektura Ibaraki, Japan).
Priprema gradilišta u Cadaracheu počela je u januaru 2007. godine, a gradnja u punom obimu počela je 2013. godine. Kompleks će se nalaziti na površini od 180 hektara. Reaktor, visok 60 m i težak 23 hiljade tona, nalazit će se na lokaciji dugoj 1 km i širokoj 400 m Radove na njegovoj izgradnji koordinira Međunarodna organizacija ITER, osnovana u oktobru 2007. godine.
Troškovi projekta procjenjuju se na 15 milijardi eura, od čega na EU (preko Euratoma) otpada 45,4%, a šest drugih učesnika (uključujući Rusku Federaciju) doprinose po 9,1%. Od 1994. Kazahstan takođe učestvuje u projektu pod ruskom kvotom.
Elementi reaktora bit će dopremljeni brodom do mediteranske obale Francuske i odatle posebnim karavanima transportovani u regiju Cadarache. U tom cilju, u 2013. godini značajno su preopremljene dionice postojećih puteva, ojačani mostovi, izgrađeni novi prelazi i kolosijeci sa posebno čvrstim podlogama. U periodu od 2014. do 2019. godine utvrđenom saobraćajnicom trebalo bi da prođe najmanje tri desetine superteških drumskih vozova.
Plazma dijagnostički sistemi za ITER biće razvijeni u Novosibirsku. Sporazum o tome potpisali su 27. januara 2014. direktor Međunarodne organizacije ITER Osamu Motojima i čelnik nacionalne agencije ITER u Ruskoj Federaciji Anatolij Krasilnikov.
Razvoj dijagnostičkog kompleksa u okviru novog sporazuma odvija se na bazi Fizičko-tehničkog instituta po imenu. A.F. Ioffe Ruska akademija nauka.
Očekuje se da će reaktor pustiti u rad 2020. godine, prve reakcije nuklearne fuzije na njemu će biti izvedene najkasnije 2027. Za 2037. planirano je da se završi eksperimentalni dio projekta, a do 2040. pređe na proizvodnju električne energije . Prema preliminarnim prognozama stručnjaka, industrijska verzija reaktora bit će gotova najkasnije 2060. godine, a serija reaktora ovog tipa može se stvoriti tek do kraja 21. stoljeća.
Fuzijska elektrana.
Trenutno naučnici rade na stvaranju termonuklearne elektrane, čija je prednost da čovječanstvo snabdijeva električnom energijom na neograničeno vrijeme. Termonuklearna elektrana radi na bazi termonuklearne fuzije - reakcije sinteze teških izotopa vodika sa stvaranjem helija i oslobađanjem energije. Reakcija termonuklearne fuzije ne proizvodi plinoviti ili tekući radioaktivni otpad i ne proizvodi plutonij koji se koristi za proizvodnju nuklearnog oružja. Ako uzmemo u obzir i to da će gorivo za termonuklearne stanice biti teški izotop vodika deuterijum, koji se dobija iz jednostavne vode – pola litre vode sadrži fuzionu energiju ekvivalentnu onoj koja se dobija sagorevanjem bureta benzina – onda su prednosti elektrane zasnovane na termonuklearnim reakcijama postaju očigledne.
Tokom termonuklearne reakcije, energija se oslobađa kada se laki atomi kombinuju i transformišu u teže. Da bi se to postiglo, potrebno je zagrijati plin na temperaturu od preko 100 miliona stepeni – mnogo više od temperature u centru Sunca.
Gas se na ovoj temperaturi pretvara u plazmu. Istovremeno se atomi izotopa vodika spajaju, pretvarajući se u atome helija i neutrone i oslobađajući veliku količinu energije. Komercijalna elektrana koja radi na ovom principu koristila bi energiju neutrona umjerenu slojem gustog materijala (litij).
U poređenju s nuklearnom elektranom, fuzijski reaktor će iza sebe ostaviti mnogo manje radioaktivnog otpada.
Međunarodni termonuklearni reaktor ITER
Učesnici međunarodnog konzorcija za stvaranje prvog termonuklearnog reaktora na svijetu ITER potpisali su u Briselu sporazum kojim se pokreće praktična implementacija projekta.
Predstavnici Evropske unije, Sjedinjenih Država, Japana, Kine, Južne Koreje i Rusije namjeravaju da počnu izgradnju eksperimentalnog reaktora 2007. godine i da je završe u roku od osam godina. Ako sve bude po planu, onda bi do 2040. godine mogla biti izgrađena ogledna elektrana na novom principu.
Želio bih vjerovati da će era ekološki opasnih hidroelektrana i nuklearnih elektrana uskoro završiti, a doći će vrijeme za novu elektranu - termonuklearnu, čiji se projekt već realizuje. Ali, uprkos činjenici da je projekat ITER (International Thermonuclear Reactor) skoro spreman; Uprkos činjenici da je već na prvim operativnim eksperimentalnim termonuklearnim reaktorima dobijena snaga veća od 10 MW - na nivou prvih nuklearnih elektrana, prva termonuklearna elektrana neće početi s radom prije dvadesetak godina, jer je njena cijena vrlo visoka. . Cijena radova procijenjena je na 10 milijardi eura - ovo je najskuplji međunarodni projekat elektrane. Polovinu troškova izgradnje reaktora pokriva Evropska unija. Ostali učesnici konzorcijuma će izdvojiti 10% predračun.
Sada plan izgradnje reaktora, koji će postati najskuplji zajednički naučni projekat ikada, moraju da ratifikuju parlamentarci zemalja članica konzorcijuma.
Reaktor će biti izgrađen u južnoj francuskoj provinciji Provansa, u blizini grada Cadarache, gdje se nalazi francuski centar za nuklearna istraživanja.
Kako je sve počelo? “Energetski izazov” je nastao kao rezultat kombinacije sljedeća tri faktora:
1. Čovječanstvo sada troši ogromnu količinu energije.
Trenutno, svjetska potrošnja energije iznosi oko 15,7 teravata (TW). Podijeleći ovu vrijednost sa svjetskom populacijom, dobijamo otprilike 2400 vati po osobi, što se lako može procijeniti i vizualizirati. Energija koju potroši svaki stanovnik Zemlje (uključujući djecu) odgovara danonoćnom radu 24 električne lampe od sto vati. Međutim, potrošnja ove energije širom planete je veoma neujednačena, jer je u nekoliko zemalja veoma velika, a u drugim zanemarljiva. Potrošnja (obračunata po osobi) je 10,3 kW u SAD (jedna od rekordnih vrijednosti), 6,3 kW u Ruskoj Federaciji, 5,1 kW u UK, itd., ali je, s druge strane, jednaka samo 0,21 kW u Bangladeš (samo 2% potrošnje energije u SAD!).
2. Svjetska potrošnja energije dramatično raste.
Prema Međunarodnoj agenciji za energiju (2006.), očekuje se da će globalna potrošnja energije porasti za 50% do 2030. godine. Razvijene zemlje bi se, naravno, mogle dobro snaći i bez dodatne energije, ali ovaj rast je neophodan da bi se ljudi izvukli iz siromaštva u zemljama u razvoju, gdje 1,5 milijardi ljudi pati od ozbiljnih nestašica struje.
3. Trenutno, 80% svjetske energije dolazi od sagorijevanja fosilnih goriva
(nafta, ugalj i plin), čija upotreba:
a) potencijalno predstavlja rizik od katastrofalnih promjena životne sredine;
b) mora se jednog dana neizbježno završiti.
Iz rečenog je jasno da se sada moramo pripremiti za kraj ere korišćenja fosilnih goriva
Trenutno nuklearne elektrane proizvode energiju koja se oslobađa tokom reakcija fisije atomskih jezgri u velikim razmjerima. Stvaranje i razvoj ovakvih stanica treba poticati na svaki mogući način, ali se mora voditi računa da se i rezerve jednog od najvažnijih materijala za njihov rad (jeftinog uranijuma) mogu u potpunosti istrošiti u narednih 50 godina. . Mogućnosti energije zasnovane na nuklearnoj fisiji mogu (i treba) biti značajno proširene upotrebom efikasnijih energetskih ciklusa, omogućavajući da se količina proizvedene energije gotovo udvostruči. Za razvoj energije u ovom smjeru potrebno je stvoriti torijske reaktore (tzv. torium breeder reaktori ili breeder reaktori), u kojima se reakcijom proizvodi više torija od originalnog uranijuma, uslijed čega se ukupna količina proizvedene energije za datu količinu supstance se povećava za 40 puta. Također se čini obećavajućim stvaranje uzgajivača plutonijuma koristeći brze neutrone, koji su mnogo efikasniji od uranijumskih reaktora i mogu proizvesti 60 puta više energije. Može biti da će za razvoj ovih područja biti potrebno razviti nove, nestandardne metode za dobijanje uranijuma (na primjer, iz morske vode, koja se čini najpristupačnijim).
Fuzijske elektrane
Na slici je prikazan šematski dijagram (ne u mjerilu) uređaja i princip rada termonuklearne elektrane. U središnjem dijelu nalazi se toroidna (krafnasta) komora zapremine ~2000 m3, ispunjena tricij-deuterijumom (T-D) plazmom zagrijanom na temperaturu iznad 100 M°C. Neutroni nastali tokom reakcije fuzije (1) napuštaju „magnetnu bocu“ i ulaze u školjku prikazanu na slici debljine oko 1 m.
Unutar ljuske, neutroni se sudaraju s atomima litija, što rezultira reakcijom koja proizvodi tricij:
neutron + litijum → helijum + tricijum
Osim toga, u sistemu se javljaju kompetitivne reakcije (bez stvaranja tricijuma), kao i mnoge reakcije sa oslobađanjem dodatnih neutrona, koji potom također dovode do stvaranja tricijuma (u ovom slučaju može doći do oslobađanja dodatnih neutrona). značajno poboljšana, na primjer, uvođenjem atoma berilija u ljusku i olovo). Opći zaključak je da bi ovo postrojenje moglo (barem teoretski) proći reakciju nuklearne fuzije koja bi proizvela tricij. U tom slučaju količina proizvedenog tritijuma ne samo da treba zadovoljiti potrebe same instalacije, već i biti nešto veća, što će omogućiti opskrbu novih instalacija tritijem. Upravo ovaj koncept rada mora biti testiran i implementiran u reaktoru ITER opisanom u nastavku.
Osim toga, neutroni moraju zagrijati ljusku u takozvanim pilot postrojenjima (u kojima će se koristiti relativno “obični” građevinski materijali) na približno 400°C. U budućnosti se planira izrada poboljšanih instalacija sa temperaturom zagrijavanja ljuske iznad 1000°C, što se može postići upotrebom najnovijih materijala visoke čvrstoće (kao što su kompoziti silicijum karbida). Toplinu koja se stvara u omotaču, kao u konvencionalnim stanicama, prima primarni rashladni krug s rashladnim sredstvom (koji sadrži, na primjer, vodu ili helijum) i prenosi u sekundarni krug, gdje se proizvodi vodena para i dovodi do turbina.
1985 - Sovjetski Savez je predložio novu generaciju elektrane Tokamak, koristeći iskustvo četiri vodeće zemlje u stvaranju fuzijskih reaktora. Sjedinjene Američke Države, zajedno sa Japanom i Evropskom zajednicom, iznijele su prijedlog za implementaciju projekta. 
Trenutno je u Francuskoj u toku izgradnja međunarodnog eksperimentalnog termonuklearnog reaktora ITER (International Tokamak Experimental Reactor), opisanog u nastavku, koji će biti prvi tokamak sposoban da "zapali" plazmu.
Najnaprednije postojeće instalacije tokamaka odavno su dostigle temperature od oko 150 M°C, blizu vrijednosti koje su potrebne za rad fuzijske stanice, ali reaktor ITER trebao bi biti prva elektrana velikih razmjera dizajnirana za dugo vremena. -terminalni rad. U budućnosti će biti potrebno značajno poboljšati parametre njegovog rada, što će zahtijevati, prije svega, povećanje tlaka u plazmi, jer je brzina fuzije jezgri na datoj temperaturi proporcionalna kvadratu pritiska. Glavni naučni problem u ovom slučaju je vezan za činjenicu da kada se pritisak u plazmi poveća, nastaju veoma složene i opasne nestabilnosti, odnosno nestabilni režimi rada. 
Zašto nam ovo treba?
Glavna prednost nuklearne fuzije je da zahtijeva samo vrlo male količine tvari koje su u prirodi vrlo česte kao gorivo. Reakcija nuklearne fuzije u opisanim instalacijama može dovesti do oslobađanja enormnih količina energije, deset miliona puta veće od standardne toplote koja se oslobađa tokom konvencionalnih hemijskih reakcija (kao što je sagorevanje fosilnih goriva). Poređenja radi, ističemo da je količina uglja potrebna za napajanje termoelektrane snage 1 gigavat (GW) 10.000 tona dnevno (deset željezničkih vagona), a fuzijsko postrojenje iste snage će potrošiti samo oko 1 kilogram D+T mješavine dnevno.
Deuterijum je stabilan izotop vodonika; U otprilike jednom od svakih 3.350 molekula obične vode, jedan od atoma vodika je zamijenjen deuterijumom (naslijeđe iz Velikog praska). Ova činjenica olakšava organiziranje prilično jeftine proizvodnje potrebne količine deuterija iz vode. Teže je dobiti tricijum, koji je nestabilan (vrijeme poluraspada je oko 12 godina, zbog čega je njegov sadržaj u prirodi zanemariv), međutim, kako je gore prikazano, tricij će se tokom rada pojaviti direktno unutar termonuklearne instalacije, zbog reakcije neutrona sa litijumom.
Dakle, početno gorivo za fuzijski reaktor su litijum i voda. Litijum je uobičajen metal koji se široko koristi u kućanskim aparatima (baterije za mobilne telefone, itd.). Gore opisana instalacija, čak i ako se uzme u obzir neidealna efikasnost, moći će proizvesti 200.000 kWh električne energije, što je ekvivalentno energiji sadržanoj u 70 tona uglja. Količina litijuma potrebna za to nalazi se u jednoj bateriji računara, a količina deuterijuma je u 45 litara vode. Navedena vrijednost odgovara trenutnoj potrošnji električne energije (obračunato po osobi) u zemljama EU preko 30 godina. Sama činjenica da tako beznačajna količina litijuma može osigurati proizvodnju tolike količine električne energije (bez emisije CO2 i bez najmanjeg zagađenja zraka) prilično je ozbiljan argument za najbrži i najsnažniji razvoj termonuklearne energije (unatoč svim teškoće i problemi) pa čak i bez stopostotnog uverenja u uspeh takvog istraživanja.
Deuterijum bi trebalo da traje milionima godina, a rezerve litijuma koje se lako kopaju dovoljne su za snabdevanje potreba stotinama godina. Čak i ako ponestane litija u stijenama, možemo ga izvući iz vode, gdje se nalazi u dovoljno visokim koncentracijama (100 puta veća od koncentracije uranijuma) da bi njegovo vađenje bilo ekonomski izvodljivo. 
Eksperimentalni termonuklearni reaktor (International thermonuclear experimental reactor) gradi se u blizini grada Cadarache u Francuskoj. Glavni cilj projekta ITER je implementacija kontrolirane reakcije termonuklearne fuzije u industrijskim razmjerima.
Po jedinici težine termonuklearnog goriva dobija se oko 10 miliona puta više energije nego pri sagorevanju iste količine organskog goriva i oko stotinu puta više nego pri cijepanju jezgri uranijuma u reaktorima trenutno aktivnih nuklearnih elektrana. Ako se proračuni naučnika i dizajnera ostvare, to će čovječanstvu dati neiscrpni izvor energije.
Stoga su se brojne zemlje (Rusija, Indija, Kina, Koreja, Kazahstan, SAD, Kanada, Japan, zemlje Evropske unije) udružile u stvaranju Međunarodnog termonuklearnog istraživačkog reaktora - prototipa novih elektrana.
ITER je postrojenje koje stvara uslove za sintezu atoma vodika i tricijuma (izotop vodonika), što rezultira formiranjem novog atoma - atoma helija. Ovaj proces je praćen ogromnim naletom energije: temperatura plazme u kojoj se odvija termonuklearna reakcija je oko 150 miliona stepeni Celzijusa (za poređenje, temperatura jezgra Sunca je 40 miliona stepeni). U ovom slučaju izotopi izgaraju, ne ostavljajući gotovo nikakav radioaktivni otpad.
Šema učešća u međunarodnom projektu predviđa nabavku komponenti reaktora i finansiranje njegove izgradnje. U zamjenu za to, svaka od zemalja učesnica dobija potpun pristup svim tehnologijama za stvaranje termonuklearnog reaktora i rezultatima svih eksperimentalnih radova na ovom reaktoru, koji će poslužiti kao osnova za projektovanje serijskih energetskih termonuklearnih reaktora.
Reaktor, zasnovan na principu termonuklearne fuzije, nema radioaktivno zračenje i potpuno je bezbedan za okolinu. Može se nalaziti gotovo bilo gdje u svijetu, a gorivo za njega je obična voda. Očekuje se da će izgradnja ITER-a trajati oko deset godina, nakon čega se očekuje da će reaktor biti u upotrebi 20 godina.
U narednim godinama interese Rusije u Savetu Međunarodne organizacije za izgradnju termonuklearnog reaktora ITER zastupaće dopisni član Ruske akademije nauka Mihail Kovalčuk, direktor Ruskog istraživačkog centra Institut Kurčatov, Institut za Kristalografija Ruske akademije nauka i naučni sekretar Predsedničkog saveta za nauku, tehnologiju i obrazovanje. Kovalčuk će na ovoj funkciji privremeno zamijeniti akademika Evgenija Velikhova, koji je izabran za predsjedavajućeg Međunarodnog vijeća ITER-a u naredne dvije godine i nema pravo kombinirati ovu funkciju sa dužnostima službenog predstavnika zemlje učesnice.
Ukupni troškovi izgradnje procjenjuju se na 5 milijardi eura, a isto toliko će biti potrebno i za probni rad reaktora. Udjeli Indije, Kine, Koreje, Rusije, SAD-a i Japana čine po oko 10 posto ukupne vrijednosti, 45 posto dolazi iz zemalja Evropske unije. Međutim, evropske države se još nisu dogovorile o tome kako će tačno biti raspoređeni troškovi između njih. Zbog toga je početak izgradnje odgođen za april 2010. godine. Uprkos posljednjem kašnjenju, naučnici i zvaničnici uključeni u ITER kažu da će moći završiti projekat do 2018.
Procijenjena termonuklearna snaga ITER-a je 500 megavata. Pojedinačni magnetni dijelovi dostižu težinu od 200 do 450 tona. Za hlađenje ITER-a biće potrebno 33 hiljade kubnih metara vode dnevno.
Godine 1998. Sjedinjene Države su prestale da finansiraju svoje učešće u projektu. Nakon što su republikanci došli na vlast i počeli nestanci struje u Kaliforniji, Bushova administracija najavila je povećanje ulaganja u energiju. Sjedinjene Države nisu imale namjeru da učestvuju u međunarodnom projektu i bile su angažovane na sopstvenom termonuklearnom projektu. Početkom 2002. savjetnik predsjednika Busha za tehnologiju John Marburger III rekao je da su Sjedinjene Države promijenile mišljenje i namjeravaju se vratiti projektu.
Po broju učesnika projekat je uporediv sa drugim velikim međunarodnim naučnim projektom - Međunarodnom svemirskom stanicom. Trošak ITER-a, koji je ranije dostigao 8 milijardi dolara, tada je iznosio manje od 4 milijarde. Kao rezultat povlačenja Sjedinjenih Država iz učešća, odlučeno je da se snaga reaktora smanji sa 1,5 GW na 500 MW. Shodno tome, cijena projekta je također smanjena.
U junu 2002. godine u ruskoj prijestolnici održan je simpozijum „Dani ITER-a u Moskvi“. Razgovaralo se o teorijskim, praktičnim i organizacionim problemima oživljavanja projekta, čiji uspjeh može promijeniti sudbinu čovječanstva i dati mu novu vrstu energije, uporedivu po efikasnosti i ekonomičnosti samo sa energijom Sunca.
U julu 2010. godine, predstavnici zemalja koje učestvuju u projektu međunarodnog termonuklearnog reaktora ITER odobrili su njegov budžet i raspored izgradnje na vanrednom sastanku održanom u Cadaracheu u Francuskoj. .
Na posljednjem vanrednom sastanku učesnici projekta odobrili su datum početka prvih eksperimenata sa plazmom - 2019. Puni eksperimenti planirani su za mart 2027. godine, iako je menadžment projekta zatražio od tehničkih stručnjaka da pokušaju optimizirati proces i započeti eksperimente 2026. godine. Učesnici sastanka odlučivali su i o troškovima izgradnje reaktora, ali nisu objavljeni iznosi planirani za izgradnju postrojenja. Prema informacijama koje je urednik portala ScienceNOW dobio od neimenovanog izvora, do početka eksperimenata cijena projekta ITER mogla bi dostići 16 milijardi eura.
Sastanak u Cadaracheu ujedno je označio i prvi službeni radni dan za novog direktora projekta, japanskog fizičara Osamua Motojima. Prije njega, projekat je od 2005. godine vodio Japanac Kaname Ikeda, koji je želio da napusti svoju funkciju odmah nakon odobrenja budžeta i rokova izgradnje.
ITER fuzijski reaktor je zajednički projekat Evropske unije, Švicarske, Japana, SAD-a, Rusije, Južne Koreje, Kine i Indije. Ideja o stvaranju ITER-a razmatra se još od 80-ih godina prošlog stoljeća, međutim, zbog finansijskih i tehničkih poteškoća, cijena projekta stalno raste, a datum početka izgradnje se stalno odgađa. Stručnjaci su 2009. očekivali da će radovi na stvaranju reaktora početi 2010. godine. Kasnije je ovaj datum pomjeren, pa su prvo 2018., a potom 2019. imenovane kao vrijeme lansiranja reaktora.
Reakcije termonuklearne fuzije su reakcije fuzije jezgara lakih izotopa da se formira teže jezgro, koje su praćene ogromnim oslobađanjem energije. U teoriji, fuzijski reaktori mogu proizvesti mnogo energije po niskoj cijeni, ali u ovom trenutku naučnici troše mnogo više energije i novca za pokretanje i održavanje reakcije fuzije. 
Termonuklearna fuzija je jeftin i ekološki prihvatljiv način proizvodnje energije. Nekontrolisana termonuklearna fuzija se dešava na Suncu milijardama godina – helijum nastaje iz teškog izotopa vodika deuterijuma. Ovo oslobađa kolosalnu količinu energije. Međutim, ljudi na Zemlji još nisu naučili da kontrolišu takve reakcije.
ITER reaktor će koristiti izotope vodika kao gorivo. Tokom termonuklearne reakcije, energija se oslobađa kada se laki atomi spoje u teže. Da bi se to postiglo, gas se mora zagrejati na temperaturu od preko 100 miliona stepeni – mnogo više od temperature u centru Sunca. Gas se na ovoj temperaturi pretvara u plazmu. Istovremeno se atomi izotopa vodika spajaju, pretvarajući se u atome helija uz oslobađanje velikog broja neutrona. Elektrana koja radi na ovom principu koristit će energiju neutrona koju usporava sloj gustog materijala (litij). 
Zašto je stvaranje termonuklearnih instalacija trajalo toliko dugo?
Zašto još nisu stvorene tako važne i vrijedne instalacije o čijim se dobrobitima govori već skoro pola stoljeća? Postoje tri glavna razloga (o kojima se govori u nastavku), od kojih se prvi može nazvati vanjskim ili društvenim, a druga dva - unutrašnjim, odnosno određenim zakonima i uvjetima razvoja same termonuklearne energije.
1. Dugo se vjerovalo da problem praktične upotrebe energije termonuklearne fuzije ne zahtijeva hitne odluke i radnje, jer su se još 80-ih godina prošlog stoljeća izvori fosilnih goriva činili neiscrpnima, a ekološki problemi i klimatske promjene. ne tiče se javnosti. Godine 1976. Savjetodavni odbor za fuzijsku energiju američkog Ministarstva energetike pokušao je procijeniti vremenski okvir za istraživanje i razvoj i demonstracijsku fuzijsku elektranu u okviru različitih opcija finansiranja istraživanja. Istovremeno, otkriveno je da je obim godišnjeg finansiranja istraživanja u ovom pravcu potpuno nedovoljan, a ako se zadrži postojeći nivo izdvajanja, stvaranje termonuklearnih instalacija nikada neće biti uspješno, jer dodijeljena sredstva ne odgovaraju čak i do minimalnog, kritičnog nivoa.
2. Ozbiljnija prepreka razvoju istraživanja u ovoj oblasti je to što se termonuklearna instalacija onog tipa ne može stvoriti i demonstrirati u malom obimu. Iz objašnjenja predstavljenih u nastavku, postat će jasno da termonuklearna fuzija zahtijeva ne samo magnetsko ograničenje plazme, već i njeno dovoljno zagrijavanje. Odnos potrošene i primljene energije raste barem proporcionalno kvadratu linearnih dimenzija instalacije, zbog čega se naučne i tehničke mogućnosti i prednosti termonuklearnih instalacija mogu testirati i demonstrirati samo na prilično velikim stanicama, kao što je npr. kao pomenuti reaktor ITER. Društvo jednostavno nije bilo spremno da finansira tako velike projekte sve dok nije bilo dovoljno poverenja u uspeh.
3. Razvoj termonuklearne energije bio je vrlo složen, međutim (uprkos nedovoljnom financiranju i poteškoćama u odabiru centara za stvaranje JET i ITER instalacija), uočen je jasan napredak posljednjih godina, iako operativna stanica još nije stvorena.
Savremeni svijet se suočava sa vrlo ozbiljnim energetskim izazovom, koji se preciznije može nazvati “neizvjesnom energetskom krizom”. Problem je vezan za činjenicu da bi rezerve fosilnih goriva mogle da nestanu u drugoj polovini ovog veka. Štoviše, sagorijevanje fosilnih goriva može rezultirati potrebom da se na neki način sekvestrira i „skladišti“ ugljični dioksid koji se oslobađa u atmosferu (gore spomenuti CCS program) kako bi se spriječile velike promjene u klimi planete.
Trenutno, gotovo sva energija koju troši čovječanstvo nastaje sagorijevanjem fosilnih goriva, a rješenje problema može biti povezano s korištenjem sunčeve energije ili nuklearne energije (stvaranje reaktora za razmnožavanje brzih neutrona, itd.). Globalni problem uzrokovan rastućom populacijom zemalja u razvoju i njihovom potrebom da poboljšaju životni standard i povećaju količinu proizvedene energije ne može se riješiti samo na osnovu ovih pristupa, iako, naravno, bilo kakvi pokušaji razvoja alternativnih metoda proizvodnje energije treba podsticati.
Strogo govoreći, imamo mali izbor strategija ponašanja i razvoj termonuklearne energije je izuzetno važan, čak i bez garancije uspjeha. List Financial Times (od 25. januara 2004.) pisao je o tome:
Nadajmo se da neće biti većih i neočekivanih iznenađenja na putu razvoja termonuklearne energije. U tom slučaju, za 30-ak godina moći ćemo prvi put iz njega isporučiti električnu struju u energetske mreže, a za nešto više od 10 godina počet će s radom prva komercijalna termonuklearna elektrana. Moguće je da će u drugoj polovini ovog stoljeća energija nuklearne fuzije početi zamjenjivati fosilna goriva i postepeno početi igrati sve važniju ulogu u opskrbljivanju energijom čovječanstva na globalnoj razini.
Ne postoji apsolutna garancija da će zadatak stvaranja termonuklearne energije (kao efikasnog i velikog izvora energije za cijelo čovječanstvo) biti uspješno završen, ali vjerovatnoća uspjeha u ovom pravcu je prilično velika. S obzirom na ogroman potencijal termonuklearnih stanica, svi troškovi za projekte njihovog brzog (pa čak i ubrzanog) razvoja mogu se smatrati opravdanim, tim prije što ove investicije izgledaju vrlo skromno na pozadini monstruoznog globalnog energetskog tržišta (4 triliona dolara godišnje8). Zadovoljavanje energetskih potreba čovečanstva je veoma ozbiljan problem. Kako fosilna goriva postaju sve manje dostupna (a njihova upotreba postaje nepoželjna), situacija se mijenja i jednostavno ne možemo priuštiti da ne razvijamo fuzijsku energiju.
Na pitanje "Kada će se pojaviti termonuklearna energija?" Lev Artsimovich (priznati pionir i vođa istraživanja u ovoj oblasti) je jednom odgovorio da će „nastati kada bude zaista neophodno čovečanstvu“
ITER će biti prvi fuzijski reaktor koji proizvodi više energije nego što troši. Naučnici mjere ovu karakteristiku koristeći jednostavan koeficijent koji nazivaju "Q". Ako ITER ostvari sve svoje naučne ciljeve, proizvešće 10 puta više energije nego što troši. Posljednji napravljeni uređaj, Joint European Torus u Engleskoj, manji je prototip fuzijskog reaktora koji je, u završnoj fazi naučnog istraživanja, postigao Q vrijednost od skoro 1. To znači da je proizvodio potpuno istu količinu energije koju je potrošio . ITER će ići dalje od ovoga pokazujući stvaranje energije fuzijom i postizanjem Q vrijednosti od 10. Ideja je da se proizvede 500 MW iz potrošnje energije od približno 50 MW. Dakle, jedan od naučnih ciljeva ITER-a je da dokaže da se Q vrijednost od 10 može postići.
Još jedan naučni cilj je da ITER ima veoma dugo vreme "sagorevanja" - puls produženog trajanja do jednog sata. ITER je istraživački eksperimentalni reaktor koji ne može kontinuirano proizvoditi energiju. Kada ITER počne raditi, bit će uključen jedan sat, nakon čega će se morati isključiti. Ovo je važno jer su do sada tipični uređaji koje smo kreirali mogli imati vrijeme gorenja od nekoliko sekundi ili čak desetinki sekunde - to je maksimum. "Joint European Torus" je dostigao Q vrijednost od 1 sa vremenom sagorevanja od približno dvije sekunde sa dužinom impulsa od 20 sekundi. Ali proces koji traje nekoliko sekundi nije zaista trajan. Po analogiji s pokretanjem motora automobila: kratko paljenje motora, a zatim gašenje još nije pravi rad automobila. Tek kada vozite svoj automobil pola sata, on će dostići konstantan režim rada i pokazati da se takav automobil zaista može voziti.
Odnosno, sa tehničke i naučne tačke gledišta, ITER će obezbediti Q vrednost od 10 i produženo vreme sagorevanja.
Program termonuklearne fuzije je zaista međunarodni i širok po prirodi. Ljudi već računaju na uspjeh ITER-a i razmišljaju o sljedećem koraku – stvaranju prototipa industrijskog termonuklearnog reaktora pod nazivom DEMO. Da bi se izgradio, ITER treba da radi. Moramo ostvariti naše naučne ciljeve jer će to značiti da su ideje koje smo iznijeli u potpunosti izvodljive. Međutim, slažem se da uvijek treba razmišljati o tome šta slijedi. Osim toga, kako ITER radi 25-30 godina, naše znanje će se postepeno produbljivati i širiti, te ćemo moći preciznije ocrtati naš sljedeći korak.
Zaista, nema rasprave o tome da li bi ITER trebao biti tokamak. Neki naučnici postavljaju pitanje sasvim drugačije: da li ITER postoji? Stručnjaci iz različitih zemalja, koji razvijaju svoje, ne tako velike termonuklearne projekte, tvrde da tako veliki reaktor uopće nije potreban.
Međutim, njihovo mišljenje teško da bi trebalo smatrati mjerodavnim. U kreiranju ITER-a bili su uključeni fizičari koji su nekoliko decenija radili sa toroidnim zamkama. Dizajn eksperimentalnog termonuklearnog reaktora u Karadašu zasnovan je na svim saznanjima stečenim tokom eksperimenata na desetinama prethodnika tokamaka. A ovi rezultati ukazuju da reaktor mora biti tokamak, i to veliki.
JET Trenutno se najuspješnijim tokamakom može smatrati JET, koji je izgradila EU u britanskom gradu Abingdon. Ovo je najveći reaktor tipa tokamak stvoren do danas, veliki radijus torusa plazme je 2,96 metara. Snaga termonuklearne reakcije već je dostigla više od 20 megavata sa vremenom zadržavanja do 10 sekundi. Reaktor vraća oko 40% energije uložene u plazmu.
To je fizika plazme koja određuje energetski balans”, rekao je Igor Semenov za Infox.ru. Vanredni profesor MIPT-a opisao je šta je energetski bilans jednostavnim primjerom: „Svi smo vidjeli kako gori. U stvari, tamo ne gori drva, već plin. Energetski lanac tamo je ovakav: plin gori, drvo se zagrijava, drvo isparava, plin ponovo gori. Stoga, ako bacimo vodu na vatru, naglo ćemo uzeti energiju iz sistema za fazni prijelaz tekuće vode u stanje pare. Bilans će postati negativan i vatra će se ugasiti. Postoji još jedan način - možemo jednostavno uzeti žile i raširiti ih u svemiru. Vatra će se takođe ugasiti. Isto je i u termonuklearnom reaktoru koji gradimo. Dimenzije su odabrane kako bi se stvorio odgovarajući pozitivni energetski bilans za ovaj reaktor. Dovoljno za izgradnju prave nuklearne elektrane u budućnosti, rješavajući u ovoj eksperimentalnoj fazi sve probleme koji trenutno ostaju neriješeni.”
Jednom su promijenjene dimenzije reaktora. To se dogodilo na prijelazu iz 20. u 21. stoljeće, kada su se Sjedinjene Države povukle iz projekta, a preostale članice su shvatile da je budžet ITER-a (do tada je procijenjen na 10 milijardi američkih dolara) prevelik. Bili su potrebni fizičari i inženjeri da smanje troškove instalacije. A to se moglo učiniti samo zbog veličine. “Redizajn” ITER-a vodio je francuski fizičar Robert Aymar, koji je prethodno radio na francuskom tokamaku Tore Supra u Karadašu. Vanjski polumjer plazma torusa smanjen je sa 8,2 na 6,3 metra. Međutim, rizici povezani sa smanjenjem veličine bili su djelomično nadoknađeni s nekoliko dodatnih supravodljivih magneta, koji su omogućili implementaciju režima zadržavanja plazme, koji je u to vrijeme bio otvoren i proučavan.
