Т-15 (реактор)

Реактор Т-15 достиг своей первой плазмы в 1988 году. С 1996 по 1998 год был выполнен ряд улучшений. Исследования должны быть направлены в первую очередь на поддержку конструкции реактора ИТЭР, в которой используется та же технология — сверхпроводящие магниты.

С января 2005 года из-за нехватки финансов эксперименты были приостановлены. С 2012 года велась модернизация установки, физический пуск которой состоялся в мае 2021 года; в 2021—2024 годах финансировалось дальнейшее дооснащение комплекса.

В проекте ИТЭР у каждой страны, в нём участвующей, должен быть собственный токамак. На нём отрабатываются те или иные элементы будущего большого международного реактора. В качестве этого токамака для России выступил Т-15МД, который работает «в режиме ITER»^[2].

После модернизации реактор Т-15МД может использоваться как гибридная установка: токамак служит источником нейтронов для начала ядерной реакции в ториевой оболочке^[3]. В специальных отсеках в т. н. бланкете предлагается размещать ядерное топливо — в его качестве используется торий-232. При работе реактора топливо должно задерживать исходящий от шнура поток нейтронов высокой энергии. При этом торий-232 трансмутирует в уран-233^[4]. Получившийся изотоп можно использовать в качестве топлива для атомных электростанций. В этой роли он не уступает традиционному урану-235, но выгодно отличается меньшим периодом полураспада отходов. Дополнительные преимущества связаны с тем, что торий более распространён в земной коре и существенно дешевле урана. Гибридный токамак может использоваться:

• для трансмутации высокоактивных отходов^[5];
• производства ядерного топлива: уран-238 и другие компоненты отработанного ядерного топлива можно преобразовывать в другие изотопы, в т. ч. для производства новых топливных сборок (ТВЭЛ) для АЭС^[5];
• в качестве АЭС (в этом случае в бланкете должен циркулировать теплоноситель, обеспечивающий передачу тепловой энергии турбогенератору).

Данная модернизация включает в себя создание с нуля новой электромагнитной системы и вакуумной камеры, а также новой мощной системы электропитания. Это, по сути, является созданием практически полностью нового токамака^[2].

В ходе модернизации реактор Т-15МД получил ряд новых систем, однако его общая архитектура и принципы работы не претерпели принципиальных изменений. Как и ранее, токамак должен создавать и поддерживать при помощи магнитного поля плазменный шнур. Реактор образует шнур с аспектным отношением 2,2 и током плазмы 2 МА в магнитном поле 2 Т. Токамак Т-15МД официально входит в структуру международного термоядерного проекта ITER. Установка служит исследовательской платформой для решения задач проекта, включая исследования плазмы и магнитных конфигураций.

В 2021–2024 годах проводилось техническое дооснащение комплекса, на которое правительство РФ выделило около 4,9 млрд рублей. Модернизация включала установку систем нижнегибридного и ионно-циклотронного нагрева плазмы. 18 мая 2021 года состоялся физический пуск установки (демонстрация работоспособности систем). В торжественной церемонии приняли участие премьер-министр Михаил Мишустин и президент Курчатовского института Михаил Ковальчук^[1][6]. В марте 2023 года был осуществлён энергетический пуск токамака. Была получена первая высокотемпературная плазма с температурой около 1 млн градусов и длительностью импульса 100 мс. В декабре 2023 года установка достигла длительности плазменного импульса более 2 секунд при токе плазмы 260 кА. В 2024 году на Т-15МД была впервые получена диверторная конфигурация магнитного поля. В марте 2025 года был получен плазменный разряд с током 500 кА при тороидальном магнитном поле 1,5 Тл.

На установке использовался сверхпроводящий ниобий-оловянный тороидальный магнит, на момент запуска реактора он был крупнейшим в мире.