Как физик Александр Алексеев оказался во главе энергетической революции, которая принципиально изменит то, как люди получают электричество

Пончик и одеяло как источник неисчерпаемой энергии

Можно ли назвать ITER сложейшей машиной, которую строило человечество?

Думаю, можно. ITER — это экспериментальный термоядерный реактор, который строится во Франции, в Провансе, недалеко от ядерного центра Кадараш. На данный момент это крупнейший международный научно-технический проект в мире. В нем участвуют Россия, США, Евросоюз, Япония, Китай, Индия и Южная Корея. Все страны-участницы получают полный доступ к результатам проекта. Цель ITER грандиозная — открыть путь к неисчерпаемому источнику энергии для человечества.

Саспенс! Нужны подробности.

Технически ITER — это токамак, установка для магнитного удержания плазмы. Плазма, в которой идет реакция, имеет форму тора и удерживается магнитными полями без контакта с конструкциями реактора. Чтобы осуществить термоядерную реакцию, необходимо преодолеть силы взаимного отталкивания частиц. Для этого плазму нужно нагреть до температуры порядка 150–200 миллионов градусов Цельсия. Ни один конструкционный материал такой температуры не выдержит, поэтому плазму приходится удерживать на весу — магнитным полем. На Солнце и звездах термоядерная реакция тоже происходит, но там температура примерно в десять раз ниже, потому что реакции помогают огромные гравитационные силы.

Почему ITER сравнивают то с МКС, то с Большим адронным коллайдером?

С МКС ITER роднит международное сотрудничество: страны пришли к пониманию, что сложнейшие задачи эффективнее решать вместе. С Большим адронным коллайдером ITER сравнивают из-за масштаба сооружений и глобальности задач. Но по сути проекты разные. Коллайдер — это фундаментальная наука, попытка глубже понять устройство материи. ITER — прикладной проект, направленный на практическое освоение термоядерной энергии для производства электричества.

Вы строите самую сложную машину в мире, а что внутри этой задачи самое сложное? Есть что-то нерешенное или даже нерешаемое?

Все здесь сложно. Одна из главных и чрезвычайно сложных задач связана с управлением плазмой. У Владимира Высоцкого есть строчка: «С этой плазмой дойдешь до маразма». И это правда. Существуют так называемые срывы плазмы, при которых возможны повреждения внутрикамерных элементов. Разработка систем предотвращения и подавления таких срывов — одна из ключевых задач проекта ITER.

Еще одна важная проблема — наработка трития. В реакторе используются изотопы водорода — дейтерий и тритий. Дейтерий можно получать из воды, а трития на Земле очень мало. Один из способов его получения — облучение лития нейтронами. Тогда из лития образуется тритий. Но эта технология пока не отработана полностью.

А чтобы показать масштаб технической сложности, приведу такой пример. Плазма имеет температуру 150–200 миллионов градусов Цельсия, то есть выше температуры звезд. При этом используется сверхпроводящая магнитная система, работающая при температуре 4 кельвина — это температура, близкая к абсолютному нулю. Получается, что плазма с температурой в десятки раз выше температуры звезд находится всего в двух-трех метрах от системы, температура которой близка к абсолютному нулю. Таких условий во Вселенной нет нигде, а нам на Земле их необходимо создать искусственно. Поэтому вся установка помещается в криостат — огромный термос, внутри которого вакуум. Это чрезвычайно сложная техническая система.

А что сложнее — удерживать рядом температуры 4 кельвина и 200 миллионов градусов Цельсия или очень разные страны-участницы в одном проекте?

Да, проект сложен в том числе потому, что он международный. У каждой страны есть собственные интересы, политические и экономические обстоятельства. При всем при этом сейчас проект стабилен благодаря тому, что соглашение о строительстве ITER ратифицировано парламентами стран-участниц и имеет силу закона. Чтобы изменить условия участия, потребовалось бы снова проходить парламентские процедуры, а это крайне сложно. Кроме того, в соглашении нет пункта, который позволял бы исключить кого-либо из проекта. Есть только возможность добровольного выхода, но в этом случае страна обязана выплатить неустойку. Поэтому серьезные изменения маловероятны.

Токамак — секретная разработка советского НИИ

Идея токамака и схема термоядерного реактора — это ведь та самая секретная разработка советского НИИ?

Да, абсолютно верно. В 1950-е годы советские ученые предложили концепцию токамака. Само слово «токамак» — русская аббревиатура: «тороидальная камера с магнитными катушками». Разработкой занимались Игорь Курчатов, Лев Арцимович, Игорь Головин и другие ученые. Изначально все эти работы были секретными. Но позже результаты начали публиковать. В 1968 году на международной конференции советские ученые сообщили, что на токамаке Т-3 удалось нагреть плазму до десяти миллионов градусов. Западные ученые сначала не поверили этим результатам: британские специалисты приехали в СССР со своей аппаратурой и подтвердили измерения. После этого в мире начался в мире построено более двухсот токамаков, но ITER — самый масштабный из них.

Токамак — это не только тороидальная камера с магнитными катушками, но еще и бублик. А есть ли еще прозвища у сложных конструкций внутри ITER?

Да, токамак — это бублик, а иногда еще и пончик. Помню, в одном интервью меня даже просили объяснить устройство токамака с помощью настоящего пончика. Еще есть, например, внутрикамерные элементы, которые называются blanket — «одеяло». Нейтроны, вылетающие из плазмы, сначала попадают именно в это «одеяло», которое должно их поглощать. Внутри него циркулирует вода, нагревающаяся за счет этих нейтронов. Дальше эта горячая вода может использоваться для выработки электроэнергии через парогенераторы. В этом и состоит общий принцип работы.

Знаю, что в январе 2026-го вы установили четвертый по счету сектор. Писали, что это происходило ночью и что неточность в миллиметр означала бы провал всей установки. Расскажите скорее эмоционально, чем технически: как это выглядело? Ночь, гигантский бублик, многотонный сектор.

К большому сожалению, я при этом не присутствовал. Конструкция весит сотни тонн. Ее крайне медленно перемещают из сборочного цеха в реакторный зал, а затем опускают с очень высокой точностью, потому что потом все сектора нужно будет сварить в единую конструкцию. Операция длится много часов.

Термоядерная гонка: Илон Маск, приготовиться!

Давайте сделаем термоядерный прогноз. Когда человечество увидит первые полноценные термоядерные электростанции?

Этот вопрос мне задают много лет. По текущему плану физический пуск установки ITER запланирован на 2034 год. Затем мощность будет наращиваться. Полноценную термоядерную реакцию рассчитывают получить в начале 2040-х годов. Первая полноценная термоядерная электростанция, вероятно, появится ближе к 2050-м годам. Но частные стартапы обещают термоядерную энергию через 5–10 лет.

Есть ли реальные альтернативы ITER? Вас не догонят?

Сейчас действительно наблюдается настоящий термоядерный бум: появляется множество стартапов, предлагаются самые разные установки. Здесь важно понимать, что большинство этих установок существенно меньше по размеру. А размер в термоядерной энергетике имеет принципиальное значение. Для поддержания устойчивой термоядерной реакции необходим большой объем плазмы. Магнитные поля действительно могут улучшить ситуацию: если усиливать магнитное поле, можно уменьшить размеры установки. Именно это предлагают многие стартапы. Но возникает другая проблема — колоссальная плотность энергии. Чтобы снизить тепловые нагрузки до приемлемого уровня, нужна большая поверхность, а значит, опять же, большой объем установки. Иначе просто невозможно будет отводить выделяющуюся энергию.

Некоторые стартапы могут добиться результатов — например, кратковременной термоядерной реакции на несколько секунд. И это прекрасно! Но что делать дальше с этой энергией, как обеспечивать работу установки — на эти вопросы у них пока нет ответа. ITER — единственный проект, который охватывает весь комплекс научных и технологических задач управляемого термоядерного синтеза. Мы в ITER много обсуждали, как относиться к этим компаниям, обещающим быстрый прорыв и едва ли не бесплатную электроэнергию в ближайшие пять-десять лет. В итоге пришли к выводу, что правильнее всего сотрудничать. Мы проводим совместные семинары, приглашаем представителей стартапов на площадку ITER, показываем масштаб и сложность задач. И надо сказать, одного визита на строительную площадку часто бывает достаточно, чтобы люди начали реалистичнее смотреть на проблему.

То есть сценарий уровня SpaceX здесь невозможен? Не может появиться компания, которая построит коммерческий термоядерный реактор раньше вас?

На мой взгляд, нет. Стартапы сейчас часто демонстрируют промежуточные результаты, чтобы привлекать финансирование. Но я уверен, что в ближайшие пять-десять лет полноценных термоядерных электростанций и массовой термоядерной электроэнергии не будет.

Тогда давайте мысленно перенесемся в 2050-е годы и представим мир с практически неисчерпаемой термоядерной энергией. Каким он будет?

Сразу скажу: дешевой энергия станет не сразу. А вот неисчерпаемой — да. Это одно из ключевых преимуществ термоядерной энергетики. Второе важнейшее преимущество — безопасность. Многие считают: если атомная энергетика опасна, то термоядерная должна быть еще опаснее. Но это не так. Атомная электростанция — это большой объем топлива, в котором идет реакция деления. Главная задача —удерживать эту реакцию под контролем. Если что-то идет не так, возникает риск аварии, взрыва и выброса большого количества радиоактивных веществ. Именно это произошло во время чернобыльской катастрофы. Термоядерная электростанция устроена иначе. В реакторе находятся буквально граммы топлива, а не тонны. Все усилия направлены на то, чтобы эту реакцию поддерживать. Если что-то идет не так, реакция просто прекращается сама собой. Цепная реакция невозможна, взрыв невозможен.

Есть и еще один важный момент. Ресурсы на Земле постепенно истощаются. А борьба за ресурсы часто становится причиной конфликтов и войн. Если человечество получит

практически неисчерпаемый источник энергии, то одной причины для конфликтов станет меньше. Топлива для термоядерной энергетики хватит на тысячелетия. Дейтерий можно получать из воды, тритий — производить из лития, которого на Земле достаточно.

Если энергия станет практически бесплатной, что станет самым ценным ресурсом мира?

Прежде всего, вода. Большое значение со- хранят редкоземельные металлы, нефть, газ. 

Вообще сжигать нефть и газ — это все равно что сжигать деньги. Это ценнейшее сырье для химической промышленности. Чем заменить пластмассы? Чем заменить автомобильные шины? Поэтому сырьевые ресурсы все равно останутся важными. Но с точки зрения энергетики мир станет совершенно другим.

Получается, что страны, живущие за счет нефти и газа, не слишком заинтересованы в термоядерной энергетике?

Один ученый сказал, что термояд появится тогда, когда человечеству это действительно станет необходимо. Пока нефти и газа хватало с избытком, спешки не было. Но сейчас во всем мире наблюдается термоядерный бум, ведь ресурсы рано или поздно закончатся.

У вас есть ощущение, что вы живете внутри научной фантастики?

Наша задача — сделать эту фантастику реальностью. Думаю, мы с этим справимся.

Научная фантастика обычно предлагает два сценария: технологический расцвет или технологическую катастрофу. Какой вариант вам кажется более вероятным?

Скорее технологический расцвет. Недавно я слушал выступление руководителя American Nuclear Society. Он говорил о том, что в США прогнозируют резкий рост потребления электроэнергии в ближайшие годы. Причин две: бурное развитие электротранспорта и ИИ. Если раньше в США обсуждали сокращение числа атомных электростанций, то теперь говорят об их кратном увеличении. Но на мой взгляд, альтернативы термоядерной энергетике в долгосрочной перспективе просто нет.

Да, атомная энергетика остается очень важной технологией, пока не кончится уран. А солнечная и ветровая энергетика при масштабах будущего потребления не смогут полностью покрыть потребности человечества.

Сколько потребуется термоядерных реакторов, чтобы обеспечить человечество энергией?

Это нужно отдельно считать. Но могу привести интересный пример. Если взять ванну воды и литий, содержащийся в аккумуляторе обычного ноутбука, и использовать это для получения термоядерного топлива, то энергии хватит одному человеку примерно на тридцать лет. Энергетическая плотность термоядерного топлива колоссальна. Один грамм такого топлива по выделяемой энергии сопоставим примерно с восемью тоннами нефти.

Искусственное солнце будет петербургским

Почему вы решили заниматься термоядом? А, например, не квантовой физикой?

Я скорее инженер, чем физик, поэтому мой путь был таким: я учился на физико-математическом факультете в Ленинградском политехническом институте. Уже тогда мой диплом был посвящен сверхпроводниковой магнитной системе, которая используется в токамаках. Токамаки и термоядерный синтез были мне интересны тем, что там объединяется множество наук: механика,  электричество, криогеника, физика плазмы.

Мой научный руководитель порекомендовал сотрудничество с НИИЭФА имени Ефремова. Это институт в Петербурге, главный по инженерным вопросам, связанным с управляемым термоядерным синтезом в России. Он с самого начала участвовал в проекте ITER.

Когда вы писали диплом, представляли себе будущую работу? Могли вообразить то, чем занимаетесь сейчас?

Конечно, я не представлял масштаб. Проект ITER возник во время перестройки, когда Михаил Горбачев искал международную инициативу для улучшения отношений с западным миром. Академик Евгений Велихов предложил совместную работу над термоядерным реактором. Горбачев обсудил это с Рональдом Рейганом, и в 1985 году они договорились о старте сотрудничества. Изначально в проекте участвовали США, Советский Союз, Япония и Европа. Институт НИИЭФА, в котором я работал, с самого начала был вовлечен в это дело, соответственно, и я тоже.

Как получилось, что петербургский инженер оказался во главе создания первого искусственного солнца?

Не совсем во главе, но путь был достаточно естественным. Я работал в НИИЭФА, участвовал в проекте ITER и других международных проектах, прошел путь от инженера до начальника лаборатории. У меня более пятидесяти научных работ, посвященных инженерным вопросам управляемого термоядерного синтеза. И кандидатская, и докторская диссертации были связаны именно с этой тематикой.

В 2011 году в организации ITER была опубликована вакансия директора директората токамака. Я подал заявку, прошел конкурс и был принят на работу. С декабря 2011 года я работаю здесь. Изначально я занимал должность начальника директората токамака. Затем были многочисленные реорганизации. Я работал заместителем генерального директора, руководителем департамента инженерии токамака, старшим советником генерального директора по инженерии токамака. Сейчас я меньше занимаюсь менеджментом и работаю в департаменте «Наука и интеграция» в должности заместителя руководителя департамента.

Чем занимается этот департамент?

Научными вопросами: разработкой программ испытаний, подготовкой к эксплуатации токамака и интеграцией различных систем. Сейчас проект переходит к стадии пусконаладочных работ, поэтому вопросы интеграции особенно важны.

Давайте наметим ваш термоядерный след! Чего бы не было в термояде и ITER, если б не вы?

Это действительно проект всей моей жизни, я в нем с 1988 года. Но, наверное, самый серьезный вклад я внес на стадии технического проектирования, когда руководил проектным центром при НИИЭФА. Мы выполнили огромное количество расчетных и конструкторских работ для технического проекта ITER. Многие документы, которые были подготовлены тогда, используются до сих пор.

То есть если искусственное солнце появится, то оно будет петербургским?

Интересный факт: на этапе выбора локации ITER рассматривалась площадка неподалеку от Соснового Бора. Но в результате строим в Провансе. Что касается участия Петербурга в ITER, то наши предприятия и институты очень активно задействованы в работах над созданием термоядерного реактора. Например, под руководством специалистов из НИИЭФA одна из шести сверхпроводниковых катушек полоидального поля была изготовлена на Средне-Невском судостроительном заводе. В Физтехе имени А. Ф. Иоффе создаются системы диагностики плазмы. В Политехническом университете разработали расчетный код для анализа взаимодействия плазмы с первой стенкой. В НИИЭФА изготавливаются и испытываются элементы первой стенки. И это взаимовыгодный процесс: петербургские организации создают новые технологии, повышают компетенции, приобретают ценный опыт. Я считаю, если вы смогли что-то сделать для ITER, то вы в состоянии выполнить работу любого уровня сложности.

Новая энергия меняет сам тип цивилизации. Уголь создал индустриальный мир, нефть — глобальный. Какой мир создаст термояд?

Главное изменение — это практически неограниченная доступность энергии. Люди смогут использовать столько электроэнергии, сколько потребуется. Думаю, термояд — это путь к свободному миру. Кстати, ITER — изначально аббревиатура от International Thermonuclear Experimental Reactor, но само слово ITER в переводе с латыни означает путь.

Это изменит очень многое. В том числе развитие искусственного интеллекта, который требует огромных объемов энергии. Если соединить мощный ИИ с неисчерпаемым источником энергии, могут появиться технологии, которые сегодня даже трудно представить.

То есть в некотором роде это свободный мир для искусственного интеллекта?

В определенном смысле — да. Но любая технология требует разумного управления. Доверяй, но проверяй. Поэтому человеческий разум должен оставаться главным.