Business news from Ukraine

Розробка керованого термоядерного синтезу поступово переходить від окремих лабораторних рекордів до створення повнорозмірних магнітів, вакуумних камер, систем охолодження та експериментальних установок, які мають перевірити можливість стабільного виробництва енергії. Про це повідомляє інформаційно-аналітичний центр Experts Club у своєму дослідженні.

Найпомітніше досягнення останніх місяців належить Китаю. У червні 2026 року китайські фахівці завершили виготовлення та випробування найбільшого у світі надпровідного магніту для майбутнього термоядерного реактора. Водночас США просувають лазерний синтез і приватні проєкти компактних установок, Росія продовжує експерименти на токамаку Т-15МД і постачає обладнання для міжнародного реактора ITER, а європейські та азійські дослідницькі центри працюють над тривалим утриманням плазми й матеріалами для майбутніх електростанцій.

Попри прискорення досліджень, жодна країна поки що не побудувала термоядерну установку, яка безперервно виробляла б більше електроенергії, ніж споживає весь комплекс її обладнання. Більшість оголошених строків запуску перших електростанцій у 2030-х роках залишаються цільовими орієнтирами, а не гарантованими датами.

Як виникає енергія термоядерного синтезу

Термоядерний синтез є процесом, який забезпечує енергією Сонце та інші зорі. Під час реакції легкі атомні ядра об’єднуються у важче ядро, а частина їхньої маси перетворюється на енергію.

На Землі найперспективнішою вважається реакція між двома ізотопами водню — дейтерієм і тритієм. Під час їхнього з’єднання утворюються ядро гелію та швидкий нейтрон. Приблизно 80% енергії, що вивільняється, забирає нейтрон, який потім має нагрівати оболонку, що оточує реактор. Отримане тепло планується використовувати для виробництва пари та обертання звичайної турбіни, як на тепловій або атомній електростанції.

Для запуску реакції паливо необхідно перетворити на плазму та нагріти приблизно до 150 млн градусів Цельсія — орієнтовно вдесятеро вище за температуру в центрі Сонця. На Сонці стисканню речовини допомагає величезна гравітація. У земній установці її доводиться замінювати магнітним полем або надпотужним лазерним імпульсом.

Для стійкого синтезу необхідно одночасно виконати три умови: досягти високої температури, створити достатню щільність частинок та утримувати плазму достатньо довго. Саме поєднання цих параметрів, а не окремий температурний рекорд, визначає реальний прогрес установки.

Сьогодні використовуються два основні підходи.

За магнітного утримання плазма перебуває всередині кільцеподібної вакуумної камери. Потужні надпровідні магніти не дозволяють їй торкатися стінок. Найпоширенішою установкою такого типу є токамак. Альтернативою виступає стеларатор, який має складнішу форму магнітного поля, але потенційно краще пристосований для безперервної роботи.

За інерційного синтезу невелику капсулу з паливом одночасно опромінюють лазерами. Зовнішній шар капсули випаровується, паливо різко стискається і на короткий час досягає умов, за яких починається реакція синтезу.

Китай побудував найбільший надпровідний магніт

У червні 2026 року Інститут фізики плазми Китайської академії наук повідомив про успішне завершення випробувань D-подібного магніту тороїдального поля для майбутніх термоядерних установок.

Його довжина становить 21 метр, ширина — 12 метрів, висота — 3,3 метра, маса — 582 тонни. За твердженням розробників, об’єм магніту в 1,3 раза перевищує об’єм аналогічного елемента міжнародного реактора ITER, а накопичувана магнітна енергія — утричі.

Тороїдальні магніти формують основне поле навколо вакуумної камери токамака. Що сильніше та стабільніше поле, то вищі тиск і температура плазми, які потенційно можна утримувати всередині установки.

Створення такого магніту означає, що Китай опанував виробництво великогабаритних надпровідних котушок, спеціальної сталі, низькотемпературної ізоляції, систем захисту та наднизькоомних з’єднань. Однак один магніт сам собою не є реактором. Для енергетичної установки знадобляться повний комплект котушок, вакуумна камера, кріогенна система, нагрівання плазми, захист від нейтронів та обладнання для відтворення тритію.

Китай одночасно розвиває декілька взаємопов’язаних проєктів. Токамак EAST у січні 2025 року утримував плазму в режимі високого утримання протягом 1,066 тис. секунд, значно перевищивши попередній результат у 403 секунди. Експеримент проводився без промислового виробництва енергії, але продемонстрував можливість тривалої роботи надпровідного токамака.

Наступним етапом має стати установка BEST, будівництво якої ведеться в Хефеї. Її планується завершити до кінця 2027 року. На відміну від EAST, BEST проєктується для експериментів із дейтерій-тритієвою палаючою плазмою та має отримати від 20 до 200 МВт термоядерної потужності. Китайські розробники розраховують продемонструвати позитивний енергетичний баланс і можливість виробництва електроенергії приблизно до 2030 року. Поки що це заявлені цілі проєкту, які мають бути підтверджені експериментами.

США досягли повторюваного лазерного запалювання

Головним державним досягненням США залишається робота Національного комплексу лазерних термоядерних реакцій NIF у Ліверморській національній лабораторії імені Лоуренса.

У грудні 2022 року NIF уперше отримав від реакції синтезу більше енергії, ніж лазери безпосередньо передали паливній мішені. Після цього запалювання вдалося повторити декілька разів.

В експерименті у квітні 2025 року лазери передали капсулі 2,08 мегаджоуля, а реакція виробила рекордні 8,6 мегаджоуля термоядерної енергії. Коефіцієнт підсилення на рівні мішені перевищив чотири, а сам експеримент став восьмим успішним запалюванням на NIF. Результати були докладно представлені лабораторією у квітні 2026 року.

Однак це ще не означає, що NIF став електростанцією з позитивним енергетичним балансом. Для живлення лазерного комплексу потрібно значно більше електроенергії, ніж досягає паливної капсули. Крім того, NIF виробляє окремі імпульси та створювався насамперед для наукових і оборонних досліджень, тоді як промислова станція повинна буде повторювати постріли багато разів на секунду, дешево виробляти високоточні капсули та ефективно перетворювати тепло на електроенергію.

Паралельно у США розвивається приватний сектор. Міністерство енергетики повідомило, що сукупні приватні інвестиції в американські термоядерні проєкти перевищили $10 млрд. Затверджена 9 червня 2026 року державна дорожня карта передбачає підтримку експериментальних установок і спробу вивести комерційну термоядерну генерацію на ринок у середині 2030-х років. Відомство водночас визнає, що виконання програми залежить від майбутнього фінансування та державних партнерств.

Компанія Commonwealth Fusion Systems будує в Массачусетсі компактний токамак SPARC із магнітами з високотемпературних надпровідників. У квітні 2026 року компанія оцінювала готовність проєкту приблизно у 75%. SPARC не буде повноцінною електростанцією: його завдання — показати, що енергія реакцій усередині плазми може перевищити енергію, витрачену безпосередньо на її нагрівання.

Інший американський розробник, Helion, використовує імпульсну магнітну систему з прямим перетворенням розширення плазми на електроенергію. У лютому 2026 року компанія заявила, що її установка Polaris провела реакцію з дейтерієм і тритієм та нагріла плазму до 150 млн градусів. Ці показники опубліковані самою компанією і поки що не рівнозначні демонстрації позитивного балансу всієї установки.

У червні Helion отримала у штаті Вашингтон ліцензії на використання радіоактивних матеріалів та викиди для комплексу Orion, що будується. Регуляторний дозвіл дає змогу продовжити створення об’єкта, але не підтверджує, що заявлені енергетичні характеристики майбутньої установки вже досягнуті.

ITER збирає найбільший міжнародний токамак

Міжнародний реактор ITER будується на півдні Франції за участю Євросоюзу, Китаю, Індії, Японії, Південної Кореї, Росії та США.

ITER має виробляти у плазмі 500 МВт термоядерної потужності за зовнішнього нагрівання потужністю 50 МВт, тобто досягти коефіцієнта Q=10. Водночас установка не постачатиме електроенергію в мережу. Її завдання — продемонструвати стійку роботу палаючої дейтерій-тритієвої плазми та випробувати технології, необхідні для наступних демонстраційних електростанцій.

У червні 2026 року на майданчику завершили складання центрального соленоїда, що складається із шести модулів. У липні в шахту токамака встановили шостий сектор вакуумної камери, після чого було зібрано близько двох третин майбутнього кільця реактора.

Проєкт значно відстає від початкового графіка. Згідно з оновленим планом, дослідницька експлуатація має розпочатися у 2034 році, робота на повній магнітній потужності — у 2036 році, а перші дейтерій-тритієві експерименти — у 2039 році.

Затримки ITER демонструють масштаб інженерної складності. Навіть за міжнародного фінансування виготовлення унікальних магнітів, вакуумних модулів і систем охолодження триває десятиліттями.

Росія, попри війну та санкції, зберігає доступ до ITER

Радянський Союз відіграв значну роль на початковому етапі досліджень керованого термоядерного синтезу. У Курчатовському інституті 1954 року було створено перший токамак, а пізніше з’явився і сам термін, утворений від словосполучення «тороїдальна камера з магнітними котушками».

Головною діючою російською експериментальною установкою у цій сфері є токамак Т-15МД, введений в експлуатацію у 2021 році. На ньому досліджують стійкі режими утримання плазми, її взаємодію зі стінками реактора, роботу дивертора, додаткове нагрівання та керування плазмовим шнуром. Отримані результати передбачається використовувати під час розроблення термоядерного джерела нейтронів і гібридного реактора, що поєднує технології синтезу та поділу.

Таким чином, російська програма поки що орієнтована не на будівництво власної термоядерної електростанції, а на проведення фізичних експериментів, збереження власних наукових компетенцій, розроблення реакторних технологій і створення гібридних установок. Водночас робота Т-15МД дає змогу росіянам брати участь у дослідженнях, пов’язаних із Міжнародним експериментальним термоядерним реактором ITER.

Росія, попри санкції, залишається одним із семи членів ITER. Її частка у попередньо погодженій вартості будівництва становить близько 9,1%. Значна частина внеску надається в натуральній формі — у вигляді обладнання та технологій. Російські організації беруть участь у постачанні надпровідних провідників, елементів вакуумної камери та дивертора, гіротронів для нагрівання плазми, діагностичних компонентів і обладнання систем електроживлення.

Після початку повномасштабної війни Росії проти України питання подальшої участі Москви у міжнародному проєкті набуло не лише політичного, а й етичного та безпекового виміру. Однак чинна угода щодо ITER не передбачає механізму примусового виключення учасника або призупинення його прав. Вона допускає лише добровільний вихід держави з проєкту, зазначала Єврокомісія. При цьому Росія протягом двох років не виконувала функції ротаційного голови Ради ITER, а двосторонні контакти з нею, за заявою Брюсселя, були зведені до мінімуму. Єврокомісія також стверджувала, що подальший розвиток та експлуатація реактора не залежатимуть від російських прав інтелектуальної власності. Для України в цій ситуації доцільно, в межах діючих санкційних механізмів ЄС, посилити моніторинг та аудит поставок, у яких фігурують підсанкційні організації з РФ.

Німеччина перевіряє альтернативу токамакам

Німеччина розвиває найбільший у світі стеларатор Wendelstein 7-X. На відміну від токамака, стеларатор створює необхідну форму магнітного поля переважно зовнішніми котушками та не залежить від сильного електричного струму всередині плазми.

Це ускладнює виготовлення магнітів, але потенційно дає установці змогу працювати безперервно та знижує ризик деяких типів плазмових зривів.

У травні 2025 року Wendelstein 7-X встановив рекорд за потрійним добутком — поєднанням температури, щільності та часу утримання — для тривалих імпульсів тривалістю понад 30 секунд. В одному з експериментів високий показник зберігався близько 43 секунд.

Після модернізації установка має відновити експерименти у серпні 2026 року. Німеччина також розпочала розроблення гіротронів потужністю 2 МВт для ефективнішого мікрохвильового нагрівання плазми.

Велика Британія готує прототип STEP

Велика Британія після завершення експериментів на європейському токамаку JET зосередилася на національній програмі STEP.

Прототип сферичного токамака планується побудувати на майданчику колишньої вугільної електростанції West Burton. Проєкт має об’єднати в одній установці плазму, магніти, виробництво тритію, відведення тепла, обслуговування обладнання та виробництво електроенергії.

У квітні 2026 року Управління з атомної енергії Великої Британії представило дорожню карту на 2026–2030 роки. На цьому етапі країна формує промислову кооперацію, розробляє реакторні матеріали та обирає партнерів для реалізації STEP. До фактичного виробництва електроенергії проєкту ще належить пройти проєктування, ліцензування та будівництво.

Японія та Євросоюз готують новий етап JT-60SA

Японія спільно з Євросоюзом експлуатує JT-60SA, офіційно визнаний найбільшим діючим токамаком. Установка має допомогти розробити режими роботи для ITER і майбутніх демонстраційних реакторів.

Після першого етапу експериментів токамак модернізували, встановивши нові системи нагрівання, діагностики та елементи дивертора. Другий експериментальний етап OP2 розпочався у квітні 2026 року.

JT-60SA не використовуватиме дейтерій-тритієве паливо і не призначений для виробництва електроенергії. Його головне завдання — навчитися формувати стійку плазму з параметрами, необхідними для майбутніх реакторів.

Південна Корея зосереджується на тривалій плазмі та вольфрамових стінках

Південнокорейський токамак KSTAR використовується для вивчення тривалих високотемпературних режимів і керування нестабільностями плазми.

Корея поступово замінює вуглецеві елементи внутрішньої поверхні установки вольфрамовими. Вольфрам розглядається як один з основних матеріалів для диверторів майбутніх реакторів, оскільки витримує високі температури, але його потрапляння у плазму може різко погіршувати її параметри.

У 2025 році Корейський інститут термоядерної енергії домовився з французьким центром CEA про спільні експерименти на токамаках KSTAR і WEST саме в умовах вольфрамових стінок. Цей напрям має допомогти розв’язати одну з головних проблем майбутніх електростанцій — відведення тепла та частинок із плазми без руйнування обладнання.

Чому термоядерна енергетика важлива

Головною перевагою синтезу є величезна енергетична щільність палива. Дейтерій міститься у звичайній воді, а тритій передбачається виробляти безпосередньо в реакторі під час взаємодії нейтронів із літієм.

За оцінкою ITER, електростанція потужністю близько 1 ГВт споживала б приблизно 250 кг дейтерію та тритію на рік, тоді як вугільній станції аналогічної потужності потрібні мільйони тонн палива.

Під час самої реакції не утворюється вуглекислий газ. Основним продуктом стає гелій. Термоядерна установка також не підтримує самоприскорювану ланцюгову реакцію: у разі порушення магнітного утримання або подавання палива плазма швидко охолоджується і реакція припиняється.

Кількість палива в камері в кожний момент часу дуже мала, тому аварія, аналогічна розгону звичайного ядерного реактора, фізично неможлива.

Водночас твердження про повністю безвідходну термоядерну енергетику було б неправильним. Швидкі нейтрони активують матеріали камери, тому окремі металеві елементи стануть радіоактивними та потребуватимуть спеціального поводження. Однак розробники розраховують використовувати матеріали, радіоактивність яких знижується значно швидше, ніж у частини відходів традиційних реакторів поділу.

Якщо технологія виявиться економічно життєздатною, термоядерні станції зможуть забезпечувати стабільну низьковуглецеву генерацію незалежно від погоди. Це дало б змогу доповнювати сонячні та вітрові електростанції, скорочувати використання газу й вугілля, а також виробляти енергію для промисловості, водневих заводів, опріснення води та великих центрів оброблення даних.

Які перешкоди ще належить подолати

Першою проблемою залишається енергетичний баланс. Дослідники розрізняють енергію, що виділилася всередині плазми або мішені, та баланс усієї установки. Позитивний результат на рівні паливної капсули, як на NIF, не означає, що лабораторія виробила більше електроенергії, ніж спожила.

Майбутня станція має забезпечувати живлення магнітів, кріогенних установок, насосів, нагрівачів, лазерів, систем очищення та виробництва палива. Після цього ще необхідно перетворити отримане тепло на електроенергію та залишити достатній обсяг для продажу в мережу.

Другою перешкодою є тривалість роботи. Багато установок здатні створювати дуже гарячу плазму на секунди або хвилини, але електростанція має працювати місяцями з високою доступністю та мінімальними перервами.

Третя проблема — нейтронне пошкодження матеріалів. Нейтрони термоядерної реакції вибивають атоми з кристалічної структури металів, роблять їх крихкими та спричиняють радіоактивність. Особливо високих навантажень зазнає дивертор, куди спрямовуються тепло та відходи реакції.

Четверте завдання пов’язане з тритієм. Його природні запаси вкрай малі. Майбутня установка має сама виробляти не менше тритію, ніж витрачає, вилучати його з літієвої оболонки та повертати у плазму. ITER стане першою великою установкою, на якій випробовуватимуться різні модулі відтворення тритію, але повноцінний замкнений паливний цикл поки що ніде не продемонстрований.

П’ята проблема — ціна. Надпровідні матеріали, кріогенні системи, складна роботизована техніка та стійкі до нейтронів сплави залишаються дорогими. Навіть фізично працездатний реактор не стане масовим джерелом енергії, якщо вартість його будівництва, ремонту та палива виявиться вищою за альтернативи.

Коли може з’явитися перша електростанція

Китай розраховує провести демонстрацію виробництва енергії на BEST приблизно до 2030 року. Декілька американських компаній називають початок 2030-х років. Міністерство енергетики США орієнтується на середину наступного десятиліття. Велика Британія та європейські програми говорять про триваліший перехід до прототипів і промислових реакторів.

Ці строки слід сприймати обережно. Китайський BEST, американські SPARC і Polaris, британський STEP та міжнародний ITER використовують різні технології й по-різному визначають успіх. Одні мають продемонструвати позитивний баланс у плазмі, інші — отримати електричний імпульс, треті — продемонструвати повний цикл роботи станції.

Головною зміною останніх років стало не розв’язання всіх фізичних проблем, а перехід до інженерного змагання. Країни та приватні компанії вже будують великі магніти, реакторні будівлі, вакуумні камери й майданчики, що підлягають ліцензуванню.

Китайські надпровідні магніти підтверджують, що обладнання масштабу майбутнього реактора можна виготовити. Американські лазерні експерименти довели повторюваність запалювання на рівні мішені. Німеччина наблизила стеларатори до тривалої роботи, а ITER об’єднує технології основних наукових держав у найбільшій установці магнітного утримання.

Наступний вирішальний етап настане тоді, коли одна з програм не просто створить гарячу плазму, а одночасно підтвердить тривалу роботу, відтворення палива, стійкість матеріалів і позитивний баланс усієї електростанції. Саме після цього термоядерний синтез зможе перейти з категорії перспективних наукових проєктів у реальну енергетичну галузь.

Україна досліджує плазму та матеріали для майбутніх реакторів

Україна також бере участь у міжнародних дослідженнях керованого термоядерного синтезу, хоча її програма значно менша за китайську, американську чи європейську й не передбачає будівництва власної термоядерної електростанції.

Головним українським центром є Інститут фізики плазми Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут». Він входить до європейського консорціуму EUROfusion і координує українську дослідницьку групу, що включає шість наукових організацій. В інституті працюють близько 135 дослідників, інженерів, технічних фахівців та аспірантів.

Українські вчені експлуатують стеларатори «Ураган-2М» і «Ураган-3М». На відміну від поширенішого токамака, стеларатор утримує плазму магнітним полем складної форми та потенційно краще підходить для тривалої безперервної роботи. «Ураган-2М» передає експериментальні дані до програми EUROfusion.

Ще один важливий напрям пов’язаний із взаємодією гарячої плазми зі стінками реактора. Харківські установки QSPA Kh-50 і QSPA-M створюють потужні плазмові потоки, які імітують короткочасні екстремальні навантаження всередині майбутніх термоядерних установок.

QSPA Kh-50 є однією з найпотужніших установок такого типу. За її допомогою дослідники перевіряють, як вольфрам, спеціальні сплави та захисні покриття витримують плазмові зриви й теплові імпульси. Розв’язання цього завдання має критичне значення, оскільки матеріали внутрішньої камери реактора повинні витримувати високі температури та інтенсивне нейтронне опромінення.

Україна з 2021 року асоційована з програмою досліджень і навчання Euratom. Українські організації можуть брати участь у її конкурсах і проєктах на тих самих умовах, що й установи держав ЄС. У попередній програмі Euratom за 2014–2020 роки українські учасники отримали близько EUR4,9 млн на проєкти у сфері ядерного поділу та синтезу.

Після початку повномасштабної війни EUROfusion виділив EUR2,5 млн на підтримку Харківського фізико-технічного інституту та пов’язаних із ним українських організацій. Кошти призначалися для обладнання, збереження наукових колективів і грантів молодим дослідникам та інженерам.

Водночас Україна не є самостійним учасником ITER. Сторонами проєкту виступають Євросоюз, Китай, Індія, Японія, Південна Корея, Росія та США. Тому Україна не має окремої національної квоти на постачання обладнання та фінансування реактора, як держави — учасниці угоди.