В областях, связанных с энергией термоядерного синтеза, происходят стремительные изменения. Развитие технологий термоядерного синтеза, которые раньше относились исключительно к категории экспериментальных исследований, теперь все чаще рассматривается как стратегический национальный приоритет в области НИОКР. В публикации ?Термоядерный синтез в мире: обзор МАГАТЭ 2025 года? представлены ключевые достижения в термоядерной области в разных странах мира.
Термоядерная энергия в 2025 году: шесть глобальных тенденций, которые заслуживают внимания
Строительство Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР) — крупнейшего в мире термоядерного устройства. (Фото: ИТЭР)
1. Ускоряется развитие технологий использования термоядерной энергии
Термоядерная отрасль вступает на новый, решающий этап. Основным международным проектом, способствующим научно-техническому прогрессу в этой области, остается ИТЭР — крупнейшая в мире экспериментальная термоядерная установка. В создании и эксплуатации этого термоядерного устройства с магнитным удержанием плазмы — токамака — участвуют в общей сложности 33 страны и тысячи инженеров и ученых. ИТЭР призван доказать возможность применения технологий термоядерного синтеза для получения энергии без выбросов углекислого газа в промышленных масштабах.
Тем временем правительства, представители частного бизнеса и энергетические компании осуществляют взаимодополняющие инициативы, которые позволяют открывать в области термоядерного синтеза новые горизонты. Создаются передовые установки, набирают обороты совместные инициативы частного и государственного секторов, а регулирующие органы разрабатывают специальную нормативную базу, отражающую последние тенденции. Другие участники рынка, являющиеся конечными потребителями, демонстрируют растущее доверие к этой технологии, заключая первые соглашений о покупке электроэнергии.
2. Объем частных инвестиций превышает 10 млрд долл. США
В мире объем частных инвестиций в технологии термоядерного синтеза превысил 10 млрд долл. США, что отражает рост доверия к этой отрасли. Источниками финансирования являются фонды национального благосостояния, крупные корпорации и предприятия — потребители энергии, которые оказывают поддержку новому поколению компаний — разработчиков технологий термоядерного синтеза.
3. В будущем термоядерный синтез будет играть важную роль в структуре производства электроэнергии
По прогнозам, термоядерная энергия будет играть значительную роль в удовлетворении растущего мирового спроса на чистую энергию, которая обеспечивала бы покрытие базовой нагрузки. В публикации ?Термоядерный синтез в мире: обзор МАГАТЭ 2025 года? были впервые представлены результаты выполненного в Массачусетском технологическом институте (МТИ) моделирования внедрения термоядерной энергетики в мировом масштабе. В данном исследовании анализируется потенциальный вклад термоядерной энергии в структуру производства электроэнергии исходя из различных политических, стоимостных и технологических допущений.
Согласно сценарию, при котором в 2050 году минимальные капитальные затраты будут составлять 2,8 тыс. долл. США за 1 кВт, к 2100 году доля термоядерной энергии в структуре производства может достигнуть 50 процентов. Расчеты показывают, что даже при сценарии, предполагающем максимальные капитальные затраты в размере 11,3 тыс. долл. США за 1 кВт, к 2100 году доля термоядерной энергии в мировом производстве составит 10 процентов.
Кроме того, результаты моделирования указывают на экономическую ценность термоядерной энергии: с ростом спроса на экологически чистую электроэнергию применение технологий термоядерного синтеза может способствовать увеличению мирового ВВП на триллионы долларов.
4. Международное сотрудничество открывает новые возможности
Всемирная группа МАГАТЭ по термоядерной энергии (ВГТЭ), созданная в 2024 году, способствует установлению глобального диалога и обеспечению согласованности усилий. На стадии эксплуатации, строительства или планирования находятся более 160 термоядерных установок, а охват международного сотрудничества расширяется благодаря многосторонним платформам. В настоящее время не существует согласованного на глобальном уровне определения термоядерной электростанции, однако во многих правовых системах признается необходимость создания четких рамок применительно к термоядерным устройствам, предназначенным для производства электроэнергии или тепла в коммерческих целях.
5. Происходит диверсификация технологий термоядерного синтеза
Технологии термоядерного синтеза развиваются по нескольким параллельным направлениям. На базе достижений таких крупномасштабных международных совместных проектов, как ИТЭР, в государственном и частном секторах прорабатывается целый ряд концепций — токамак, стелларатор, системы на основе лазерного синтеза и инерциального удержания, магнитно-инерциального обжатия, зеркальные ловушки, конфигурации с обращенным полем, различные ?пинч?-эффекты и многое другое. В процессе поиска решений для промышленного внедрения технологий термоядерного синтеза такое разнообразие способствует поиску инновационных подходов и развитию отрасли.
6. Высокотемпературные сверхпроводящие магниты позволят создавать более компактные термоядерные устройства
В издании ?Термоядерный синтез в мире: обзор МАГАТЭ 2025 года? особое внимание уделено высокотемпературным сверхпроводящим (ВТСП) магнитам, которые могут произвести революцию в проектировании термоядерных установок следующего поколения. Хотя по-прежнему необходимо учитывать ограничения проектов и искать компромиссные инженерные решения, ВТСП-материалы могут использоваться для проектирования более компактных и эффективных термоядерных установок.
ВТСП-магниты находят все более широкое применение в рамках различных термоядерных концепций, включая токамаки, стеллараторы и зеркальные ловушки. В таких проектах, как SPARC и WHAM, ВТСП-катушки применяются с целью повысить производительность и уменьшить размер устройств, их стоимость и сроки разработки. Кроме того, рассматривается возможность использования ВТСП-технологий как основного компонента еще в рамках нескольких систем, находящихся на стадии проектирования.
