Загадочные ядерные реакторы Китая: что это и как работают лазерные термоядерные установки

В конце января 2025 года агентство Reuters сообщило о том, что Китай, вероятно, строит большой исследовательский центр термоядерного синтеза с лазерным зажиганием. Как сообщили эксперты двух аналитических организаций, здание расположено в городе Мяньян на юго-западе страны. Проект может быть как разработкой ядерного оружия, так и исследованиями в сфере энергетики.

Ядерный синтез давно считается "святым Граалем" энергетики – источником безграничной, чистой и безопасной энергии, способной заменить ископаемое топливо и ядерную энергетику на основе деления атомного ядра. Этот процесс, который происходит внутри звезд, позволяет выделять огромное количество энергии, сливая легкие атомы водорода в более тяжелые.

Сейчас ученые и инженеры со всего мира ведут активные исследования, чтобы сделать ядерный синтез коммерчески выгодным и стабильным. Крупнейшие международные проекты, такие как ITER во Франции и американский NIF, уже достигли значительного прогресса, однако еще остаются многочисленные технические вызовы, отдаляющие человечество от эпохи "искусственного солнца".

О том, что разрабатывает в этой сфере Китай, – читайте в материале 24 Канала.

Что строят в Китае

Спутниковые снимки Planet Labs демонстрируют конструкцию с четырьмя внешними "рукавами", где разместятся лазерные отсеки, а также центральный экспериментальный отсек, который будет содержать камеру-мишень с изотопами водорода. Мощные лазеры будут сливать эти изотопы, генерируя энергию, объяснил Reuters Декер Евелет, исследователь независимой американской аналитической организации CNA Corp.

Строительство исследовательского центра в Мяньяне / Фото Planet Labs

По его словам, конструкция напоминает Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций (NIF) в Северной Калифорнии, стоимостью 3,5 миллиарда долларов. В 2022 году этот объект впервые достиг "научного уровня безубыточности" – сгенерировал больше энергии от реакции синтеза, чем было вложено через лазеры.

К теме Термоядерная энергетика должна изменить мир: при чем здесь Джефф Безос и майонез

Евелет, который работает вместе с аналитиками Центра нераспространения имени Джеймса Мартина (CNS), оценивает, что экспериментальный отсек в китайском центре примерно на 50% больше, чем в NIF, который сейчас является крупнейшим в мире.

Любая страна с установкой, подобной NIF, может способствовать разработке нового атомного оружия без проведения ядерных испытаний,
– говорит Уильям Альберке, аналитик ядерной политики в Центре Генри Л. Стимсона, американской аналитической организации.

Министерство науки и технологий Китая не ответило на запрос агентства о комментарии, также отказался от комментариев и Офис директора национальной разведки США.

В ноябре 2020 года спецпредставитель США по контролю над вооружениями Маршалл Биллингсли обнародовал спутниковые снимки, которые, по его словам, демонстрируют рост китайских ядерных объектов. Среди них были изображения из Мяньяна с обозначенным участком земли под новые исследовательские или производственные зоны. Именно на этом участке, согласно строительным документам, которые Евелет предоставил Reuters, сейчас возводят Центр исследований лазерного синтеза (Laser Fusion Major Device Laboratory).

Ядерный авианосец: над чем еще работает Китай

Китай построил наземный прототип ядерного реактора для большого надводного военного корабля, что является четким сигналом о намерении Пекина создать свой первый атомный авианосец. Об этом сообщило в ноябре Associated Press, основываясь на анализе спутниковых снимков и правительственных документов.

Площадка с ядерным реактором в провинции Сычуань / Фото Planet Labs

ВМС Китая уже являются крупнейшими в мире по численности и стремительно модернизируются. Включение во флот атомных авианосцев стало бы ключевым этапом в создании настоящего океанского флота, способного действовать далеко от Китая и бросить серьезный вызов военному присутствию США в мире.

Исследователи из Института международных исследований Миддлбери в Калифорнии обнаружили эти разработки, анализируя спутниковые снимки с горной местности вблизи города Лешань в китайской провинции Сычуань.

Сначала они предполагали, что там могут обогащать плутоний или тритий для ядерного оружия, но впоследствии пришли к выводу, что речь идет о создании прототипа реактора для большого военного корабля.
Исследователи, анализируя спутниковые снимки, тендеры на закупки, персональные досье, экологические исследования и даже жалобы местных жителей на шум и пыль, установили, что реактор для военного корабля строится в горном районе городка Мучен, примерно в 112 километрах от столицы провинции Чэнду.

Слухи о намерениях Китая построить атомный авианосец циркулировали давно, но анализ Института Миддлбери впервые подтвердил, что страна активно работает над ядерной энергетической установкой для авианосца.

Обратите внимание! Ранее лидер Китая Си Цзиньпин поручил военному руководству создать "флот первого класса" и превратить страну в ведущую морскую державу. В Белой книге по вопросам обороны за 2019 год говорится, что ВМС Народно-освободительной армии (НОАК) меняют свою стратегию, переходя от защиты прибрежных вод к выполнению миссий в открытом море.

Китайский флот уже является крупнейшим в мире, имея более 370 кораблей и подводных лодок. Страна также лидирует в судостроении: китайские верфи ежегодно выпускают сотни судов, тогда как в США строится не более пяти. Однако китайские ВМС все еще уступают американскому флоту, в частности в авианосцах – у США их 11, все с ядерной установкой.

О чем говорят ядерные исследования в Китае

Воспламенение термоядерного топлива дает ученым возможность исследовать механизмы таких реакций и их потенциал для создания чистого источника энергии на основе самого распространенного элемента во Вселенной – водорода. В то же время это позволяет изучать нюансы детонации, которые иначе требовали бы проведения взрывного испытания.

Как Китай, так и США являются подписантами Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний, который запрещает ядерные взрывы во всех средах.

При этом странам разрешены так называемые подкритические взрывные испытания, которые не вызывают ядерной реакции, а также исследования в области лазерного термоядерного синтеза, известного как инерционный удерживаемый синтез (ICF).

По данным Стокгольмского международного института исследований проблем мира (SIPRI), по состоянию на январь 2024 года Китай владеет примерно 500 ядерными боеголовками, что делает его третьей по величине ядерной державой после США и России.

Для сравнения, в январе 2023 года этот показатель составлял 410 боеголовок, что свидетельствует о быстром наращивании ядерного потенциала страны.

Какими были показатели количества ядерных боеголовок по состоянию на 2022 год / Инфографика 24 Канала

Зигфрид Хеккер, старший научный сотрудник Института международных исследований Фримана-Спогли и бывший директор Лос-Аламосской национальной лаборатории – одного из ведущих ядерных исследовательских центров США, отмечает, что в условиях запрета испытаний подкритические и лазерные эксперименты являются ключевыми для обеспечения надежности и безопасности американского ядерного арсенала.

Однако для стран, которые не имеют большого опыта испытаний, такие эксперименты менее полезны, объясняет ученый. В частности, Китай провел 45 ядерных испытаний, тогда как США – 1 054. Хеккер отмечает, что Китай не опередит США в развитии ядерных объектов.

Где еще существуют лазерные термоядерные установки

Подобные установки для магнито-инерционного синтеза также действуют во Франции, Великобритании и России.

Размер таких объектов определяется мощностью, необходимой для достижения воспламенения,
– объясняет Омар Харрикейн, главный ученый программы инерционного термоядерного синтеза в Ливерморской национальной лаборатории, управляющей Национальным комплексом лазерных термоядерных реакций (NIF).

Факт существования лазерных центров исследований термоядерного синтеза в других странах сам по себе не является поводом для беспокойства, добавляет Харрикейн: "Трудно остановить научный прогресс и сдерживать распространение знаний. Науку можно использовать по-разному, и это сложный вопрос".

В частности, в России есть УФЛ-2М (Установка физических лазеров 2M), лазерная установка, расположенная во Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ) в Сарове. Ее назначение – исследования процессов, которые происходят во время термоядерного синтеза, а также для моделирования условий, подобных тем, что наблюдаются в ядерных взрывах и внутри звезд.

УФЛ-2М является копией американского комплекса National Ignition Facility (NIF) в Ливерморе и французской Laser Mégajoule (LMJ). Она работает по принципу инерционного удерживаемого синтеза (ICF), где высокомощные лазеры направляются на мишень из дейтерия и трития, создавая экстремальные температуры и давление, необходимые для запуска термоядерной реакции.

Основные характеристики УФЛ-2М следующие:

мощность лазерных импульсов – более 2 мегаджоулей;
многоканальная система лазерного усиления;
возможность проведения экспериментов с термоядерным синтезом без необходимости ядерных взрывных испытаний.

Первые этапы ввода в эксплуатацию комплекса начались в 2020-х годах. Если государство-агрессор достигнет успеха в своих исследованиях, это может повлиять на глобальный баланс сил в ядерной сфере.

Среди других аналогичных установок – National Ignition Facility (NIF) в США и Laser Mégajoule (LMJ) во Франции.

Американский NIF – крупнейший в мире лазерный комплекс, расположенный в Ливерморской национальной лаборатории (США). Он работает по принципу инерционного удерживаемого синтеза (ICF), где 192 лазерных луча концентрируются на мишени из дейтериево-тритиевого горючего. В 2022 году NIF впервые достиг научного прорыва – реакция выделила больше энергии, чем получила от лазеров, что стало важным шагом к созданию термоядерной энергетики.

К теме Как Microsoft перезапустит "американский Чернобыль" и почему ИИ требует все больше ресурсов

LMJ (Laser Mégajoule) – французская лазерная установка, расположенная возле Бордо, созданная для исследований термоядерного синтеза и поддержки ядерного потенциала Франции. Она использует более 240 лазерных лучей для инициирования реакции синтеза в мишени. LMJ является европейским аналогом NIF и входит в ключевые проекты ЕС в сфере термоядерных исследований.

Обе установки не только продвигают науку об управляемом термоядерном синтезе, но и используются для моделирования физических процессов, важных для ядерной безопасности.

Что касается российского комплекса – официально заявлено, что УФЛ-2М разрабатывается для фундаментальных исследований физики плазмы и термоядерного синтеза. Однако, как и подобные установки в США и Китае, он может использоваться для поддержки российского ядерного арсенала без необходимости проведения реальных испытаний, которые невозможно не зафиксировать. Таким образом, наличие УФЛ-2М усиливает российские ядерные силы, что может угрожать Украине и другим государствам свободного мира.