Новый рывок к термоядерной энергетике

Виктор ИЛЬГИСОНИС
Директор направления научно-технических исследований и разработок госкорпорации «Росатом»
Е-mail: vilkiae@gmail.com

Метаданные научной публикации

Новый рывок к термоядерной энергетике
A New Spurt Towards Fusion Energy

Виктор ИЛЬГИСОНИС
Директор направления научно-технических исследований и разработок госкорпорации «Росатом»
Е-mail: vilkiae@gmail.com

Viktor ILGISONIS
Director of Scientific and Technical Research
and Development at Rosatom State Corporation
Е-mail: vilkiae@gmail.com

Аннотация. В последнее время в мировой печати участилось появление сообщений о достижении новых результатов в области управляемого термоядерного синтеза (УТС). Новостные агентства информируют о существенном повышении длительности разрядов и значений параметров плазмы в китайских токамаках, о достижениях лазерных систем, поддерживающих рекорд американской NIF*, о многочисленных инициативах частных инвесторов, вкладывающихся в термоядерные стартапы. Возникает естественный вопрос: обоснованы ли (и если «да», то насколько?) надежды на скорый выход термоядерных исследований на практический уровень и построение в обозримое время промышленной термоядерной энергетики? Кто и почему сегодня задает тон в термоядерной гонке? Каковы успехи и планы России в этой области? Существует ли у нашей страны реальная возможность сохранения лидирующих позиций в мирном термояде и стоит ли эта овчинка выделки? На эти и некоторые другие близкие вопросы делается попытка ответить в настоящей статье.
Ключевые слова: управляемый термоядерный синтез, токамак, проект ITER, термоядерные технологии, проект ТРТ, термоядерная энергетика.

Abstract. Recently, the global press has been reporting increasingly frequently on new achievements in the field of controlled thermonuclear fusion (CTF). News agencies report on significant increases in discharge duration and plasma parameter values in Chinese tokamaks, advances in laser systems supporting the American NIF record, and numerous initiatives by private investors investing in fusion startups. A natural question arises: are the hopes for fusion research to soon reach a practical level and the construction of industrial fusion energy in the foreseeable future justified, and if so, to what extent? Who is setting the pace in the fusion race today, and why? What are Russia’s achievements and plans in this area? Does our country have a realistic chance of maintaining its leading position in peaceful thermonuclear fusion, and is it worth the effort? This article attempts to answer these and other related questions.
Keywords: controlled thermonuclear fusion, tokamak, ITER project, fusion technologies, TRT project, fusion energy.

УДК 539.17

DOI 10.46920/2409‑5516_2025_11214_20

EDN: LOIRNW

Магия высоких технологий

Прежде чем перейти, собственно, к анализу последних достижений в области управляемого термоядерного синтеза, в просторечье именуемого «термоядом», постараемся ответить на вопрос: почему именно сейчас? Термоядерные исследования развиваются уже три четверти века и за это время уже много раз рапортовали о достижении параметров плазмы (а именно плазма служит «рабочим телом» любой термоядерной установки), вплотную приближающих переход к «горению» термоядерного горючего. Почему сейчас даже скептики заговорили о скором наступлении термоядерной эры? Под «скорым наступлением» понимается рубеж середины века, полпути к которому уже пройдено. В шум вокруг термоядерного синтеза объясняется простым обстоятельством – беспрецедентным ростом в последние годы частных инвестиций в указанную крайне затратную область.
Соответствующую статистику регулярно публикует Ассоциация термоядерной индустрии (Fusion Industry Association, FIA). Согласно последнему отчету FIA за 2024 г. [1], частными компаниями по всему миру в исследования по УТС суммарно вложено более 7 млрд долл., причем прирост инвестиций собственно за 2024 г. составил около 900 млн долл., т. е. более 14,5%. А в недавно опубликованном отчете МАГАТЭ [2] фигурирует уже сумма в 10 млрд долл. Неуклонный рост таких инвестиций, уже отмеченный нами ранее в статье [3], за прошедшие 2 года продемонстрировал скорее стабилизацию прироста на уровне в несколько сотен миллионов долларов в год, чем насыщение.

Во избежание недоразумений следует уточнить, что используемый FIA термин «частные компании» не служит синонимом словам «малый бизнес». Подавляющий объем инвестиций осуществляют крупные компании, к числу которых можно отнести, например, китайские ENN и Energy Singularity. А калифорнийская General Atomics вообще является хозяйкой самого крупного токамака в США (DIII-D ), успешно функционирующего на протяжении почти 40 лет, в первую очередь, благодаря контрактам с DOE  (справедливости ради отметим, что GA, имеющая семидесятилетнюю историю как энергетическая и оборонная корпорация с ежегодным доходом в несколько миллиардов долларов, в перечне FIA фигурирует лишь в качестве соинвестора). Точно так же заметная доля бюджетного финансирования присутствует и в ENN. Вместе с тем нельзя отрицать наличие компаний, вполне успешно работающих и развивающихся уже не один год благодаря поддержке инвесторов. Важно подчеркнуть, что сегодня на поприще УТС себя пробуют не только «начинающие», но и весьма представительные консорциумы, включающие как частные, так и государственные структуры. Дополнительным «подстегивающим» фактором следует признать ставшее привычным достижение «термоядерных» значений параметров плазмы и времени ее удержания в большинстве крупных токамаков – уже в рамках повседневной работы, а не отдельных рекордных экспериментов.
Заметно возросшая в последние годы активность в области управляемого термоядерного синтеза (УТС) объясняется не столько возможностью скорейшего вывода собственного продукта на энергетический рынок, сколько развитием соответствующих наукоемких технологий, которые так или иначе будут востребованы в будущем. Тезис «УТС есть драйвер новых технологий» в полной мере отражает сегодняшние реалии. Потенциал перспективного применения разрабатываемых технологий не сводится исключительно к использованию термоядерных реакций для масштабного производства электричества. Вполне подходящими сферами видятся распределенная и автономная энергетика, космические и морские двигатели повышенной эффективности, встраивание в ядерный топливный цикл и производство водорода, высокотехнологичная медицина и медицинское оборудование, вакуумная и криогенная техника. К примеру, совершенно очевидно, что разрабатываемые для задач УТС высокотемпературные и радиационно стойкие материалы позволят найти и применить новаторские решения в области традиционной энергетики, в машиностроении, в химической промышленности и, разумеется, в космосе.
Не следует забывать, что разработка новых технологий – достаточно трудоемкий и дорогостоящий процесс, который, как правило, мотивируется вполне определенными бизнес-­перспективами. «Приземлить» такие разработки под идею термояда сегодня выглядит беспроигрышно и оказывается под силу значительно более широкому, чем полвека назад, числу участников. Искусственный интеллект и грид-системы, нанотехнологии, роботизация, ядерная физика – все это реально работает в приложении к термояду и обладает синергетическим эффектом.
Автору этой статьи в ответ на стандартный вопрос, зачем вполне успешные бизнесмены инвестируют значительные суммы в термоядерные стартапы без гарантий возврата средств в обозримое время, зачастую приходилось слышать следующее: «Вы, физики, придумайте и покажите хоть что‑то новое, а как и где это использовать – это задача бизнеса, а не ваша. Необходимость найти применение новому не должна сдерживать ваши усилия по разработке этого нового». Такую позицию следует признать вполне продуктивной, учитывая, что речь о технологиях, способных качественно изменить расстановку сил в энергетике и смежных отраслях.
Тем не менее, несмотря на всё возрастающие усилия частного бизнеса, говоря о перспективах освоения УТС, нельзя обойти главный проект человечества в этой сфере – проект ITER.

ITER или что‑то пошло не так

Проект создания и строительства на юге Франции в г. Сент-­Поль-ле-­Дюранс Международного термоядерного экспериментального реактора ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER) реализуется международным сообществом на паритетной основе. Его задача заключается в демонстрации научно-­технологической осуществимости генерации термоядерной энергии с целью последующего использования в промышленных масштабах, а также в отработке необходимых для этого технологических процессов. Объединенная Европа отвечает за 45,6% проекта, а остальные шесть участников (Китай, Япония, Индия, Республика Корея, Российская Федерация и США) вносят равный вклад в остальную часть по 9,09% [4].
В ITER должно быть экспериментально продемонстрировано «зажигание» термоядерной реакции в дейтериевой-­тритиевой плазме и её управляемое стационарное «горение» . Также ITER должен продемонстрировать обоснованность концепции тритиевого топливного цикла. Более полно задачи ITER и вклад России в его сооружение описаны в статье [3]. Общепризнанно, что, помимо решения важных научных задач, отработка многочисленных технологических систем и обеспечение их взаимного функционирования делает ITER необходимым и весьма значительным шагом на пути к промышленной термоядерной энергетике.
ITER часто упрекают за сдвиг сроков строительства и связанное с этим удорожание проекта, причины которых, тем не менее, вполне объяснимы. Во-первых, едва ли не основным принципом управления этим крупнейшим международным проектом является принцип консенсуса, когда все ключевые решения принимаются только единогласно. Реализация этого принципа зачастую контрастирует с требованием оперативности, однако она крайне важна политически для сохранения эффективности сложившейся международной кооперации. Во-вторых, формирующиеся в течение реализации проекта новые знания и технологические решения требуют определенных корректировок проекта. Так, после прихода в 2022 г. нового генерального директора Международной организации ITER  и существенного обновления команды проекта была осознана целесообразность новой «базовой линии» проекта, включающей в себя новые график сооружения токамака, состав и объем работ, а также стоимость работ по сборке и эксплуатации токамака на площадке ITER [5]. Необходимо было скомпенсировать график из-за задержек в работах, связанных с пандемией COVID‑19, а также последствий ненадлежащего качества поступившего на площадку ITER оборудования: проявившихся очагов коррозии в трубках охлаждения жидким азотом тепловых экранов и нарушение допусков в размерах секторов вакуумной камеры, потребовавших весьма значительной и длительной переделки указанных компонент.
Кардинальной новацией проекта стало предложение руководства Международной организации ITER о полной замене материала первой стенки с бериллия на вольфрам. Его мотивацией послужила позиция европейского регулятора  о серьезных дополнительных ограничениях в использовании бериллия как токсичного вещества и необходимости прямого доказательства невыхода бериллиевой пыли за пределы установки – вплоть до создания соответствующего полноразмерного макета, что, с очевидностью, нереально. Для физиков решение о вольфрамовой стенке является весьма непростым, поскольку поступление в основную плазму ионов вольфрама с высоким зарядом ядра и, следовательно, большим числом электронов на «глубоких» оболочках способно затруднить достижение необходимой температуры плазмы в силу интенсивного высвечивания энергии электронами, возбуждаемыми с данных оболочек. Соответственно, переход на вольфрам потребовал пересмотра компонент систем дополнительного (к нагреву током), т. е. неиндукционного нагрева плазмы , включения режима боронизации стенки или разработки специального покрытия для вольфрама. В результате двухлетней работы команды ITER вместе с домашними агентствами новая «базовая линия» получила достаточное обоснование и в 2025 г. одобрение советом ITER для ее поэтапной имплементации. При этом по прежней «базовой линии» выполнено более 70% работ по сооружению всего комплекса ITER.
Новая «базовая линия» предполагает пять этапов проведения исследований, ориентированных на достижение всех основных показателей проекта ITER – в соответствии с изначально утвержденной миссией, включающей:
демонстрацию выделения в плазме в течение 5 минут свыше 500 МВт термоядерной мощности, не менее чем в 10 раз превышающей мощность, вводимую в плазму (Q ≥ 10, где Q – отношение вышеуказанных мощностей);
достижимость стационарных сценариев термоядерного «горения» плазмы c Q ≥ 5 в течение более 1000 c, в том числе с неиндукционным нагревом плазмы;
верификацию концепций конверсии выделяемой энергии и тритиевого цикла.
Закрытие криостата (со сборкой вакуумной камеры, внутрикамерных элементов, электромагнитной и всех вспомогательных систем) в рамках новой «базовой линии» запланировано на 2033 г., завершение сборки токамака и начало эксплуатации – на 2034 г., выход на режимы с полным магнитным полем и током – на 2036 г., а начало работы с тритием – на 2039 г.
Не умаляя уже отмеченное выше значение проекта ITER для будущего термоядерной энергетики, укажем на очевидное: происшедшие изменения в проекте естественным образом вновь переключили внимание на возможное параллельное развитие национальных проектов УТС, которые могут быть ускорены при достаточном количестве накопленных компетенций и привлекаемых ресурсов. Сегодня этим, наверное, в большей мере, чем какая‑либо иная страна, обладает Китай.

Кто долго запрягает

История развития термоядерных исследований и технологий в Китае весьма любопытна и одновременно поучительна. Китай приступил к регулярным исследованиям в области УТС в середине 1960‑х гг. В 1965 г. был создан Юго-западный институт физики (Southwestern Institute of Physics – SWIP) – первая в КНР структура, целевым образом ориентированная на исследования в области УТС как составной части трехзвенной стратегии Китая в области развития ядерной энергетики (тепловые реакторы, быстрые реакторы, термоядерные реакторы). На протяжении примерно 20 лет формировалась начальная база для выполнения таких исследований, строились небольшие установки, началась подготовка научных кадров (в том числе за рубежом). В 1978 г. был основан Институт физики плазмы Китайской академии наук (Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences – ASIPP), и с 1990‑х гг. началась системная работа, нацеленная на перспективу промышленной термоядерной энергетики на базе достигнутых к тому времени в мире достижений в магнитном удержании плазмы в системах токамак. Три зарубежные установки были доставлены в КНР: на базе российского токамака Т‑7 был создан первый сверхпроводящий китайский токамак НТ‑7 в ASIPP (г. Хефей), на базе немецкого ASDEX – первый диверторный китайский токамак HL‑2A в SWIP (г. Ченгду), на базе американского TEXT – токамак J-TEXT в Хуачжунском университете науки и технологий (Huazhong University of Science and Technology) для отработки техники пеллет-­инжекции и подавления резонансных магнитных возмущений. Эти установки впоследствии предопределили выход китайских исследований на мировой уровень.

Свой­ственные практически всем китайским достижениям плановость действий и обязательность исполнения решений в полной мере оправдали себя в сфере освоения УТС. В первом десятилетии XXI века в КНР была сформирована национальная научная программа по термоядерному синтезу с магнитным удержанием (Chinese Magnetic Confined Fusion energy project – CN-MCF ), направленная на исследования и разработку оборудования и ключевых технологий для термоядерного синтеза с магнитным удержанием, а также на развитие научных и технологических талантов высокого уровня с перспективой выхода на практическое освоение термоядерной энергетики к середине столетия. Две составляющие CN-MCF – это полноценное участие КНР в проекте Международного экспериментального термоядерного реактора ITER и параллельная национальная программа, задачей которой сегодня ставится первенство в практическом освоении термоядерной энергетики.

Внутрикитайская составляющая CN-MCF включает в себя экспериментальные исследования на собственных установках, освоение и разработку технологий, теорию и моделирование, развитие образования по направлению физики плазмы и УТС. Между упомянутыми выше ведущими организациями ASIPP Китайской академии наук и SWIP Национальной ядерной корпорации Китая (China National Nuclear Corporation – CNNC), выполняющими основную часть исследований в области УТС и служащими основными получателями бюджетных средств по программе CN-MCF, присутствует определенная конкуренция, сознательно поддерживаемая правительством страны. Сегодня экспериментальные исследования в ASIPP ведутся на сверхпроводящем токамаке EAST, являющимся мировым лидером в части достижения длительности разрядов с термоядерными параметрами электронной компоненты плазмы. Головной установкой SWIP служит модифицированный токамак HL‑2M (после последней модернизации получивший название HL‑3), демонстрирующий достижение температуры ионов свыше 100 млн °C.
Исходная дорожная карта программы CN-MCF подразумевала, что базовые исследования и отработки режимов будут выполняться на существующих установках EAST, HL‑3, J-TEXT вплоть до середины 2030‑х гг. параллельно с сооружением международного реактора ITER и китайского термоядерного инженерного тестового реактора CFETR (Chinese Fusion Engineering Testing Reactor). Создание собственного реактора CFETR параллельно с ITER с самого начала работы над CN-MCF было ключевым элементов этой программы. По первоначальным планам реактор CFETR должен был быть несколько меньше ITER по размерам и параметрам, но быть реактором инженерным, т. е. предназначенным для окончательной проверки и оптимизации технологий, необходимых для создания опытной термоядерной электростанции, как реализованных в ITER, так и отсутствующих в нем. Тем самым, эксплуатация CFETR должна проложить мостик между ITER и сооружением опытной термоядерной электростанции с запуском последней в 2050‑х гг.

В 2020‑е гг. дорожная карта программы CN-MCF была актуализирована, причем, что нетипично для долговременных и дорогостоящих программ, в сторону усиления: расширен перечень ключевых мероприятий и сокращены сроки их реализации.
Во-первых, принято решение об ускоренном сооружении установки промежуточного масштаба – экспериментального сверхпроводящего токамака с «горящей» плазмой BEST (Burning plasma Experimental Superconducting Tokamak), который должен стать преемником EAST в ASIPP. Задача установки BEST – отработать ключевые режимы работы в обеспечение гарантированного выхода реактора CFETR на рабочие параметры, а именно:
физику горящей плазмы (с нагревом от альфа-­частиц) с Q >5 в качестве базовой линии;
стационарное удержание дейтерий-­тритиевой плазмы при низком Q < 1 с достаточным потоком нейтронов для тестирования материалов и тритиевого топливного цикла; методы достижения высоких значений Q ~ 1–5, применимые в будущем. Во-вторых, было начато, активно ведется и уже близко к завершению сооружение исследовательского комплекса термоядерных технологий CRAFT (Comprehensive Research fAcilities for Fusion Technology), задача которого – создать собственное оборудование и обеспечить испытания всех основных технологических систем будущих установок BEST и CFETR. Сегодня CRAFT – это уже работающий завод по производству компонентов токамаков. Здесь и полный цикл производства сверхпроводящих магнитов, источников питания, систем нагрева, элементов первой стенки и дивертора, аддитивное производство металлоконструкций и пр. В-третьих, для лучшего выполнения функции перехода от экспериментального реактора ITER к опытной термоядерной электростанции в ходе проработки проекта CFETR было принято решение о его модификации в сторону увеличения его параметров по сравнению с ITER – см. таблицу 1. Разработка эскизного проекта и основных элементов технического проекта токамака CFETR уже завершена, стартовали работы по изготовлению магнитов тороидального поля, дивертора, инжекторов нейтральных атомов и систем дополнительного нагрева плазмы. Начато сооружение крупномасштабных испытательных стендов для исследования характеристик магнитов и линейных плазменных испытаний. В задачи CFETR отныне вменяется достижение термоядерной мощности порядка 1 ГВт в условиях стационарного горения термоядерной плазмы (не менее 50% времени работы). Несомненные успехи последних лет в получении режимов длительного удержания высокотемпературной плазмы на токамаке EAST и освоение передовых промышленных технологий в комплексе CRAFT стимулировали китайских ученых проработать дальнейшее развитие проекта CFETR, что позволило им в 2025 г. выйти с обоснованием проекта CFEDR [6], т. е. уже не испытательного (T), а демонстрационного (D) реактора при довольно близких параметрах самого токамака – см. таблицу 1. На основе данных экспериментов на EAST смоделированы сценарии разряда, обеспечивающие длительную работу CFEDR в режиме «улучшенного» удержания плазмы (т. н. Н-мода): при токе 15 МА энергетический выход термоядерных реакций должен превысить 1,51 ГВт.

Дополнительный (неиндукционный) нагрев плазмы должен быть обеспечен высокочастотным нагревом ионной компоненты мощностью 20 МВт и сверхвысокочастотным нагревом электронной компоненты плазмы мощностью 82 МВт (соответственно на частотах ионно-­циклотронного и электронного циклотронного резонансов). При этом 72 МВт мощности электронного циклотронного нагрева будут поддерживать протекание тока в объеме плазмы на уровне ~ 1,22 МА, а оставшиеся 10 МВт этой мощности, сфокусированные на магнитной оси, приведут к снижению на 0,14 МА тока на магнитной оси, что обеспечит устойчивость плазмы по отношению к опасным пилообразным колебаниям. В преддверии CFEDR в Хефее сегодня ускоренно сооружается токамак BEST, завершение строительства планируется в 2027 г. Основные элементы токамака изготовлены, начат процесс сборки. Осенью 2025 г. в рабочее положение установлено основание криостата. Отметим, что магнитная система BEST изготавливается из низкотемпературного сверхпроводника, хорошо зарекомендовавшего себя в работе EAST. Эта технология полностью освоена в Китае, что послужило решающим фактором для принятия решения по ее использованию в установке BEST, которую решено сделать с максимальной опорой на собственные, т. е. разработанные или освоенные в Китае, технологии. При соблюдении графика работ по сооружению и вводу в строй токамака команда BEST может стать первой в мире, продемонстрировавшей реальное выделение термоядерной мощности с Q > 1 в системе с магнитным удержанием плазмы в работе на DT-топливе .

Опередить их в начале работы на таком топливе могут лишь коллеги из SWIP. В 2025 г. на токамаке HL‑3 удалось достичь термоядерной температуры одновременно в обеих компонентах плазмы (117 млн °C в ионах и более 160 млн °C в электронах ), что позволит обеспечить реальное протекание термоядерных реакций при работе на DT-топливе. Видя свою роль именно в практическом применении термояда в энергетике, т. е. в том, чем занимается CNNC в энергетике ядерной, в SWIP с июля 2025 г. приступили к реконструкции токамака. Главным результатом реконструкции в 2027 г. станет создание нейтронной защиты, необходимой для работы на DT-топливе. Параллельно будет увеличена мощность всех систем нагрева плазмы: нейтральной инжекции – с 12 до 20 МВт, электронного циклотронного нагрева – с 5,5 до 11 МВт, отсутствующего сегодня ионного циклотронного нагрева – до 6 МВт, а также системы генерации тока электромагнитными волнами  – с 2 до 4 МВт.
Конечно, без сверхпроводящей магнитной системы рассчитывать на создание эффективного промышленного реактора не приходится, но запуск системной работы с тритием не менее важен. С целью ускорения движения к термоядерной энергетике и демонстрации серьезности своих намерений руководство СNNC инициировало в 2025 г. создание консорциума c начальным капиталом 2,5 млрд долл. США, целью которого является коммерциализация термояда после 2050 г. Утверждены следующие направления работы консорциума, получившего название Китайская термоядерная энергетическая компания : технологии, промышленность, маркетинг, корпоративные возможности. В составе консорциума – нефтяная, электрическая и технологические компании, специальный фонд развития и др.

А что Америка?

В США отношение к исследованиям в области УТС и их перспективам неоднократно менялось в зависимости от доминирования в президентской администрации, в конгрессе и в общественном мнении той или иной концепции: амбиций обеспечить мировое научное или технологическое лидерство, стремления экономить средства федерального бюджета, намерения повлиять на политику других стран, желание обеспечить бизнес-­преимущества и др.
На первом этапе 1950–1960‑х гг. в США, также как и в СССР, исследования велись максимально широко по различным направлениям. В 1970‑х гг. после исторического успеха советского токамака Т‑3А основные усилия были переключены именно на направление токамаков, а масштабные работы в области открытых ловушек и стеллараторов были постепенно свернуты, так же как ранее был закрыт проект ZETA на базе установки типа Z-пинч. С 1970‑х по первую половину 1990‑х гг. американские термоядерщики лидируют, ставя рекорды на токамаках PLT и TFTR.

Однако в 1990‑е гг. с приходом к власти представителей Демократической партии в США раскручивается политика экономии бюджетных средств за счёт дорогостоящих проектов, наиболее ярким примером которой служит решение о прекращении строительства современного суперколлайдера в районе Далласа, штат Техас, который был бы крупнейшим в мире, опередив европейский Большой адронный коллайдер (LHC). В 1996 г. США объявили о выходе из проекта ITER, декларируя переориентацию на программу так называемого «численного токамака», идея которой выглядела крайне просто: зачем строить дорогую экспериментальную установку, когда можно при достаточном количестве суперкомпьютеров (на которые в то время у США монополия) смоделировать физические процессы в плазме и предсказать результаты? Как бы подтверждая серьезность своих намерений, в 1997 г., несмотря на выдающиеся результаты, полученные на TFTR, включая подтверждение ранее обнаруженного на токамаке ASDEX режима улучшенного удержания (т. н. Н-моды, являющейся сегодня общепринятой для работы современных токамаков и будущих реакторов [7]) и свой­ственного этому режиму явления транспортного барьера, а также открытие режимов с пикированным профилем плотности плазмы (т. н. супершотов [8]) и с обращенным магнитным широм [9] установку закрывают, мотивируя это решение недостижением целевого значения Q > 1.
Однако мир не последовал этому примеру. Проект ITER выжил, во многом благодаря жёсткой позиции, занятой Японией и Россией (в 2003 г. США вернулись в проект – уже при республиканской администрации), а лидерство в термояде перехватил европейский токамак JET. В США системная работа была продолжена в General Atomics на добротном токамаке DIII-D – первой крупной установке в мире, создатели которой рискнули опробовать российскую идею D-образного сечения плазмы, ставшего сегодня общепринятым, тогда как заменивший TFTR компактный токамак в Принстоне преследовал целый ряд технических неудач.
Но сегодня США имеют все основания вновь претендовать на лидерство. Обсуждавшаяся в России во второй половине 2010‑х гг. пугающе революционная идея создания токамака с электромагнитной системой на базе высокотемпературного сверхпроводника второго рода нашла понимание за океаном, в Массачусетском технологическом институте (MIT). После недолгой проработки тема была поставлена на вполне коммерческую основу. В 2018 г. в качестве стартапа – дочернего предприятия Центра плазменных исследований и термоядерного синтеза MIT была основана компания CFS , получившая благодаря авторитету MIT первоначальное финансирование в размере 50 млн долл. от итальянской транснациональной компании Eni. В дальнейшем в число инвесторов CFS вошли Breakthrough Energy Ventures Билла Гейтса, Khosla Ventures Винода Хослы, сингапурская Temasek, норвежская Equinor, американская Devonshire Investors, Google и другие. Расширила свое участие и Eni, несколько грантов было предоставлено DOE.
Конечной целью CFS в логике борьбы с глобальным потеплением было объявлено создание промышленного токамака ARC (Affordable, Robust, Compact) для производства электроэнергии, первым этапом на пути к которому станет создание демонстрационного токамака SPARC (Smallest Possible ARC), способного достичь итеровского значения параметра Q > 10 при существенно меньших размерах (большой и малый радиусы соответственно 1,85 и 0,57 м против 6,2 и 2,2 м у ITER). Ток в плазме будет в 2 раза меньше, чем в ITER, и все эти преимущества – за счет повышенного магнитного поля (в 2 раза выше, чем в ITER), достигаемого применением высокотемпературного сверхпроводника, основную поставку которого осуществит опять же российская компания.

Хотя первая попытка создания магнитной катушки по бескабельной технологии, т. е. прокладывая непосредственно ленту сверхпроводника в канавках специальной немагнитной стали, оказалась неудачной, ошибки были быстро учтены, и в сентябре 2021 г. CFS сообщила об испытании магнита, продемонстрировавшего достижение напряженности магнитного поля 20 Т при токе 40,47 кА.
Сегодня CFS далеко не единственная компания в США, нацеленная на переход к коммерческой термоядерной энергетике. Однако она позиционирует себя как крупнейшая ведущая компания в этой сфере, сумевшая привлечь более 2 млрд долл. инвестиций – суммы, вполне достаточной для сооружения токамака SPARC. В 2025 г. CFS подписала прямое корпоративное соглашение о поставке Google 200 МВт электроэнергии от электростанции с реактором ARC, которую компания планирует построить в округе Честерфилд, штат Вирджиния, к началу 2030‑х гг. Долговременное соглашение на поставку в 2030‑е гг. 400 МВт чистой и безопасной энергии на сумму 1 млрд долл. заключила с CFS и компания Eni, подтверждающая этим международным партнерством «свою решимость сделать термоядерную энергию индустриальной реальностью будущей устойчиво развивающейся энергетики».
Идея ускорения ориентации бизнеса на термоядерную энергетику поддерживается Правительством США. В 2022 г. DOE запустил программу пошагового освоения термоядерных технологий. Выданы полуторагодовые гранты на пред-концептуальный проект пилотной термоядерной электростанции. Первая волна проектов должна быть завершена уже к концу 2025 г.

Остались ли шансы у России?

В России возможности развития термоядерных исследований и технологий в ближайшее десятилетие напрямую связаны с федеральным проектом R3 «Технологии термоядерной энергетики» в составе национального проекта технологического лидерства «Новые атомные и энергетические технологии» (НАиЭТ). Данный проект в соответствии с указом Президента России 14.04.2022 г. № 202 непосредственно продолжает работы, начатые в рамках комплексной программы РТТН – «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 г.». Содержание этих работ и их конечные цели довольно подробно описаны в [11]. Ключевым элементом проекта, способным претендовать на технологическое лидерство, является проект ТРТ – проект создания инновационного токамака с реакторными технологиями.

Концепция установки ТРТ представлена в публикациях [12] и продолжает развиваться. Прорывной характер идеи проекта ТРТ заключался в интеграции в единой установке целого ряда ключевых инновационных технологий, прежде всего отечественных, потенциал и значение которых осознаны в ходе работы над проектом ITER и в результате экспериментов на зарубежных установках. Сегодня мы становимся свидетелями того, как близкие идеи берутся на вооружение в мировых термоядерных центрах и лабораториях, прежде всего, в КНР и в США, и становятся предметом ускоренного внедрения и анализа, стимулирующего дальнейший прогресс. Физика – наука экспериментальная, а технологии невозможно разработать только в уме или даже на бумаге. Нужны экспериментальные стенды, установки, материальные и людские ресурсы. Последнее вообще может стать критичным с возросшим ростом возможностей цифровизации и академической мобильности.
В настоящее время завершена разработка эскизного проекта ТРТ, формируется технический проект. Одновременно в рамках R3 НАиЭТ выполняется ряд обосновывающих научно-­исследовательских и опытно-­конструкторских работ, разрабатываются отдельные узлы и системы. Сооружение ТРТ действительно способно было бы вернуть нашей стране утраченное за последние десятилетия идеологическое и технологическое лидерство в области УТС. Поэтому для достижения всех целей проекта в установленные сроки следует предусмотреть необходимое и своевременное ресурсное обеспечение, причем сроки здесь весьма и весьма критичны. Крайне желательно, чтобы финансирование проектов, на деле способных требуемое технологическое лидерство обеспечить, стало бы системным и гарантированным самим статусом национального проекта.
Скептикам, традиционно пессимистично оценивающим перспективы термоядерной энергетики, следовало бы учесть, что уже при самой начальной коммерциализации технологий УТС существующая сегодня исключительная возможность использовать в собственной национальной программе все наработки партнеров в рамках проекта ITER, а также открытые двери для коллаборации с китайскими коллегами, немедленно и навсегда «схлопнется». Другими словами, сложившиеся за долгие годы исследований уникальные открытость, дружелюбие и взаимная поддержка вовлеченных в эти исследования коллективов и структур разных стран в одночасье окажутся отвергнутыми в угоду обычной конкуренции и борьбе за рынки.

Вместо заключения

Подводя итог, следует подчеркнуть серьезность намерений ведущих игроков на поле термоядерных исследований и, что немаловажно, их правительств в ближайшие десятилетия опробовать «в железе» производство энергии посредством реакций термоядерного синтеза. На прошедшей (что символично, в Китае) в октябре 2025 г. 30‑й Международной конференции МАГАТЭ по термоядерной энергии (FEC‑2025) о своих амбициях заявили не только признанные лидеры в лице КНР и США, но и другие участники международной термоядерной коллаборации. Большинство делают ставку на классический токамак со сверхпроводящей электромагнитной системой, рассчитывая максимально использовать опыт ITER. Так, японо-­европейский сверхпроводящий токамак JT‑60SA планируется дооснастить внутрикамерными элементами, системами дополнительного нагрева плазмы и диагностик, а к 2030 г. – вольфрамовой камерой. На обоснование новой базовой линии ITER нацелена и программа французского токамака WEST, в последнее время заметно активизировавшая свои усилия. И эта активность принесла плоды. Сверхпроводящий токамак WEST с полностью вольфрамовыми стенками, оснащенный активно охлаждаемым дивертором, стандартно работает сегодня в режиме надежно контролируемых длительных импульсов, продолжительность которых превышает 20 мин. (достигнутый рекорд 1337 с при вносимой энергии в 2,6 ГДж). При этом вольфрамовые диверторы с активным охлаждением принимают тепловой поток до 11 МВт/м2. Отмеченные выше недостатки вольфрама компенсируются интенсивной боронизацией, лазерной очисткой и кондиционированием стенок ионным циклотронным облучением.

Вполне продуктивно развиваются работы на южнокорейском токамаке KSTAR, опыт которого планируется положить в основу создания к 2035 г. компактной пилотной установки (Compact Pilot Device, CPD), разработка которой уже стартовала, и демонстрационной электростанции в 2040‑е гг.
Активизировались и сторонники компактных (сферических) токамаков. К примеру, английской компанией UK Industrial Fusion Solutions (UKIFS) разработана программа сферического энергетического токамака (STEP, Spherical Tokamak for Energy Production), направленная на создание первой в своем роде демонстрационной термоядерной пилотной установки на основе сферического токамака, т. е. предстоит разработать не только новое ядро токамака, но и гораздо более масштабную, целостную и интегрированную электростанцию мощностью не менее 100 МВт чистой энергии для национальной электросети Великобритании. А китайская ENN всерьез позиционирует создание своего нового компактного токамака EHL‑2 в качестве основы освоения безнейтронной термоядерной реакции p +11B, заведомо требующей более высокой температуры плазмы по сравнению с DT-топливом.

Масштаб и серьезность происходящего проще всего оценить по подготовке кадров. В Китае это – важнейшая составляющая национальной программы в области УТС, в ней участвует вся первая десятка китайских университетов. Программы подготовки талантливых специалистов в области УТС начались совместными усилиями Министерства науки и технологий, Министерства образования, Китайской академии наук и Национальной ядерной корпорации. Отличники от уровня бакалавриата до постдокторского уровня систематически отбираются для участия в специальных исследовательских мероприятиях со стабильным бюджетным финансированием. Более 200 магистрантов и 150 аспирантов ежегодно вовлекаются в термоядерные исследования на территории страны. Исследования в университетах быстро продвигаются вперед за счет создания небольших базовых машин для получения навыков и понимания в области физики плазмы, новых диагностик, взаимодействия плазмы со стенкой, разработки материалов и технологий, и дополняются участием в экспериментах на крупных установках EAST и HL‑3. Благодаря стабильному финансированию со стороны правительства токамаки EAST и HL‑3 постоянно расширяют свой исследовательский потенциал за счет освоения передовых технологий нагрева и генерации тока, современных диагностик и укрупнения исследовательских коллективов. Сегодня в ASIPP работает около 900 штатных сотрудников и более чем 500 студентов-­дипломников; в SWIP – около 2200 чел., и это число будет только расти. Более 1500 строителей ежедневно выходят на площадку сооружения токамака BEST.
Изложенные выше сведения о ходе выполнения зарубежных программ освоения термоядерной энергетики следует принять во внимание с учетом перспектив данного направления в России. Для преодоления сложившегося отставания в термоядерном эксперименте, возрождения исторического лидерства нашей страны в области УТС и обеспечения будущей экономической состоятельности в сфере высокотехнологичной энергетики необходимы развернутая национальная программа и системный подход к ее выполнению. Ключевым необходимым этапом такой программы видится полноценная и своевременная реализация федерального проекта «Технологии термоядерной энергетики» в составе НАиЭТ.

Использованные источники

1. The Global Fusion Industry in 2024. CPS24.179, UKAEA, 2025. 49 p. Available at: https://www.fusionindustryassociation.org/wp-content/uploads/2024/07/2024-annual-global-fusion-industry-report.pdf (Accessed: November 2025).
2. IAEA World Fusion Outlook 2025, 3rd edn. Vienna: International Atomic Energy Agency, October 2025. Available at: https://www.iaea.org/publications/15935/iaea-world-fusion-outlook-2025 (Accessed: November 2025).
3. Ильгисонис В.И. Термоядерные исследования как существенная составляющая технологической платформы энергетической безопасности // Энергетическая политика. 2023. № 2(180). С. 12–31.
4. ITER. Who is participating? [Online resource]. Available at: https://www.iter.org/proj/inafewlines#1 (Accessed: November 2025).
5. Кирнев Г.С., Красильников А.В. Новая базовая линия проекта ITER. Proceedings of the 52nd Zvenigorod Conference on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, March 17–21, 2025, Zvenigorod, Russia. Moscow: NTs “PlasmaIOFAN”, 2025, p. 42. URL: https://www.atomic-energy.ru/video/154796 (Accessed: November 2025).
6. Ding R., Chan V.S., Li J. Integrated physics design of conventional H-mode scenario for China Fusion Engineering Demonstration Reactor. Plasma Science & Technology 27 (2025), 100101; Fan H., Chen L., Chen Jiale et al. Core plasma performance predictions with coupled core – pedestal integrated modeling for CFEDR H-mode pulse operation. Plasma Science & Technology 27 (2025), 104007.
7. Wagner F. et al. Regime of improved confinement and high beta in neutral-beam-heated divertor discharges of the ASDEX tokamak. Physical Review Letters, 1982, vol. 49, p. 1408.
8. Strachan J.D., Bel M., Janos A., Kaye S. et al. Experiments on TFTR Supershot Plasmas. Journal of Nuclear Materials, 1992, vols. 196–198, p. 28.
9. Levinton F.M., Zarnstorff M.C. et al. Improved Confinement with Reversed Magnetic Shear in TFTR. Physical Review Letters, 1995, vol. 75, p. 4417.
10. Commonwealth Fusion Systems. Official website. URL: https://cfs.energy (Accessed: November 2025).
11. Ilgisonis V.I., Ilyin K.I. et al. About the Russian research program in the field of controlled thermonuclear fusion and plasma technologies. Physics of Plasmas, 2021, vol. 47, issue 11. Р. 963–969.
12. Physics of Plasmas, 2021, vol. 47, issues 11–12; 2022, vol. 48, issue 12.
13. Bucalossi J. et al. WEST full tungsten operation with an ITER-grade divertor. Nuclear Fusion, 2024, vol. 64, art. no. 112022.