Китайцы придумали, как получать электричество от термоядерного реактора и не сжечь энергосистему страны

В идеальном случае на смену ядерной энергетике должна прийти энергетика термоядерная, когда в процессе слияния более лёгких ядер получаются более тяжёлые ядра с попутным выделением колоссальной энергии. Учёные идут к этому свыше 70 лет. Узких мест много, и одно из них — это импульсная работа термоядерного реактора, что грозит критическими перепадами нагрузки на энергетические сети. Китайские учёные предлагают вариант решения этой проблемы.

Проект площадки China Fusion Engineering Test Reactor. Источник изображения: SCMP

Осенью прошлого года в Китае была завершена разработка термоядерного реактора China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR). Проект начали разрабатывать в 2017 году, имея в основе разработку термоядерного реактора ИТЭР. Но если ИТЭР будет выдавать мощность не более 500 МВт и не будет вырабатывать электричество, то китайский реактор CFETR обещает номинальную мощность до 1 ГВт с пиковой мощностью до 2 ГВт. При этом CFETR будет вырабатывать электричество и подавать его в распределительные сети, что станет реализацией первой в мире термоядерной электростанции.

Запуск CFETR планируется осуществить в районе 2035 года. К этому времени на основе ИТЭР в Европе только-только начнут реализацию проекта первой демонстрационной термоядерной электростанции EU DEMO, которая сейчас находится на очень ранних стадиях проектирования. Следует сказать, что китайский реактор CFETR тоже не рассматривается как коммерческий. Это тоже будет демонстратор возможностей, что не позволит говорить о его коммерческой эксплуатации. Первый коммерческий термоядерный реактор в Китае планируют запустить к 2050 году или около того.

Несмотря на фактическое завершение разработки проекта токамака CFETR, вопрос выработки электричества установкой остаётся открытым. Проблема в том, что реактор необходимо будет останавливать каждые два часа на 20 минут для охлаждения и очистки вакуумной камеры от посторонних частиц, иначе стабильной плазмы в камере не будет. Когда-нибудь термоядерный реактор будет работать днями, месяцами и даже годами, но в обозримом будущем учёные на это не рассчитывают.

Прерывистая работа термоядерного реактора требует буферной системы, чтобы колоссальные и, главное, быстрые всплески энергии не сожгли энергетическую инфраструктуру страны. Как вариант китайские учёные предложили следующую схему. Переносить тепло от реакции синтеза — от реактора — будет газообразный гелий. Гелий будет нагревать до температуры 600 °C теплоноситель — расплав солей. Соль будет подаваться в теплообменник для доведения воды до кипения и отправки пара на обычные турбины для выработки электроэнергии.

Представленный процесс довольно сложный и будет вести к излишним потерям тепла. Однако в таком случае процесс получения энергии будет гладким без резких перепадов в выработке за счёт огромной аккумуляции тепла. Такие турбины без проблем можно будет подключать к действующим энергосетям.