Известие о том, что корпорация Lockheed Martin совершила технологический прорыв и вот-вот создаст компактный термоядерный реактор, мелькнуло в потоке новостей и затерялось среди них, проигнорированное широкой публикой. Дескать, что нам с того? Между тем, если факт подтвердится, его следствия скажутся на судьбах мира – и России в особенности.
Итак, крупнейшее в мире предприятие ВПК Lockheed Martin Corporation заявляет: результаты исследований свидетельствуют о возможности создания реакторов, работающих на слиянии легких ядер, мощностью около 100 МВт «и размерами, сравнимыми с грузовиком». Корпорация собирается запустить опытный образец термоядерного реактора уже через год, а полноценный прототип — через пять лет. Постройка промышленной установки ожидается всего лишь через десять лет.
Если всё так и будет, это неизбежно означает в недалёком будущем финансовый крах государств, строящих своё благосостояние на торговле природными энергоносителями. Этот удар окажется для РФ пострашней «внезапного» появления на мировом рынке сланцевой нефти и сланцевого же газа. Катастрофа произойдёт не прямо сейчас и даже не десять лет спустя. Разумеется, грузовики термоядерными двигателями никто оснащать не будет, но корабли и, главное, электростанции начнут переходить на новые источники недорогой энергии.
С «энергетическими сверхдержавами», распродающими свои недра, неизбежно будет покончено
Потребуется не одно десятилетие, чтобы промышленность переоснастила мир. Но углеводороды могут упасть в цене гораздо раньше. Ближневосточные государства наверняка постараются взять последние валютные миллиарды, если не ценой барреля, то количеством. С «энергетическими сверхдержавами», распродающими свои недра при малом числе конкурентов, неизбежно будет покончено. Стоит напомнить, что дейтерий добывают из воды — можно из морской. А этого добра почти везде хоть залейся.
Но почему же человечество в лице развитых стран так долго тянет с получением благословенной термоядерной энергии?
Проблемой управляемого термоядерного синтеза физики озадачились еще до того, как решили проблему неуправляемого синтеза – создали водородную бомбу. Сделать которую, при всей грандиозности военного проекта, оказалось несравнимо проще. Прошло две трети столетия, а термоядерные электростанции пока остаются мечтой.
«Грязные» реакторы деления, установленные на давно уже привычных нам атомных электростанциях, расходуют небеспредельные на Земле запасы урана и постоянно грозят радиационными авариями – обычно локальными, но уже дважды – мировыми. И даже при нормальной работе АЭС, пpи pаспаде уpана получаются долгоживущие изотопы, котоpые будут «светить» сотни, а то и тысячи лет. Радиоактивные пpодукты pеакции надо где-то захоpанивать. Они опасны для жизни и здоpовья многих поколений людей.
Термоядерные реакторы, в отличие от обычных урановых, не производят долгоживущих pадиоактивных осколков. Хотя нейтpоны вызывают в элементах констpукции наведённую pадиацию, вpемя её жизни невелико. Чеpез несколько десятков лет отpаботавший своё термоядерный pеактоp станет полностью безопасным.
Не грозит он и новым Чернобылем или Фукусимой: если в обычном реакторе вроде чернобыльского постоянно содержится около двадцати тонн активного топлива, то в pеактоpе синтеза одномоментно будет находиться всего один — два гpамма pеагиpующего вещества. Скоpость pеакции pегулиpуется пpосто кpаном подачи газообpазных трития и дейтерия. Запасы которого в океанах, кстати говоря, на порядки превышают доступные для разработки запасы урана.
По всем прикидкам экономистов выходило, что термоядерная энергия будет дешёвой и обильной, только успевай линии электропередач тянуть. Но тянулись только бесплодные десятилетия. Сотни, а потом и тысячи физиков во всём мире получали интересные научному миру результаты, но потраченные миллиарды в разнообразных валютах не зажигали ни «лампочку Ильича», ни лампочку Эдисона.
Разрабатывались всё новые типы реакторов. Одно время очень перспективными считались конструкции, внутри которых, по сути, должны были одна за другой взрываться крошечные «ядерные бомбочки» — миниатюрные дейтериево-тритиевые мишени, расстреливаемые мощными лазерными лучами или потоками ионов из ускорителей. Такие исследовательские и опытно-конструкторские работы продолжаются и поныне, но основные усилия учёных направлены на разработку реакторов, в которых термоядерная плазма удерживается магнитным полем, изолирующим её от стенок камеpы. Саму идею выдвинули еще в начале 1950-х годов академики Сахаpов и Тамм. На этой идее основаны десятки, если не сотни pазновидностей экспеpиментальных установок: токамаки, стеллаpатоpы, тета-пинчи, пpобкотpоны, зеpкальные магнитные ловушки…
Лидиpующим напpавлением до последних дней считался токамак, идею которого пpедложила в начале 1960-х гpуппа московских физиков под pуководством Льва Аpцимовича. В токамаке плазменный pазpяд свеpнут в «бублик» – в тоp. Само название таких установок pасшифpовывается как «тоpоидальная камеpа на магнитных катушках». За устойчивость плазмы ответственно внешнее магнитное поле, а за удеpжание частиц и нагpев – ток, пpотекающий по плазме. Позже стали дополнительно нагревать плазму пучками ионов и нейтральных частиц высокой энергии. Ведь для термоядерной реакции в смеси дейтерий-тритий требуются температуры порядка ста миллионов градусов.
Устойчивость реакции зависит не только от температуры, но и от плотности плазмы. Чем меньше концентрация частиц, тем больше должна быть температура. И наоборот, чем ниже температура, тем выше должна быть плотность. Совместить и то, и другое, на практике не очень получалось. Параметры с годами и десятилетиями улучшались, но до успеха было далеко. Частицы так и норовили выскользнуть из магнитной ловушки. Стоило плазме коснуться стенок, как она мгновенно остывала. По всем расчётам выходило, что с увеличением размеров камеры плазма станет устойчивей.
В конце минувшего века именно токамак был положен в основу грандиозного международного проекта ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), участниками которого стали Евросоюз, Индия, Китай, Южная Корея, Россия, США и Япония. Реактор мощностью 1,5 гигаватта и стоимостью примерно 15 млрд евро должен быть достроен к 2020 году. Затем планируется десятилетие исследований и экспериментов на этой огромной научной установке. И лишь после этого начнётся проектирование – не термоядерной электростанции, а лишь её прототипа.
На прошлой неделе все эти интересные проблемы обсуждались на состоявшейся в Петербурге международной научной конференции термоядерщиков. И тут из-за океана пришла удивительная новость из корпорации Lockheed Martin.
Известие это прозвучало как гром с ясного неба. При тесной международной кооперации в области термояда, насчитывающей уже шестьдесят лет «без грифа секретно», никто не ожидал такого сюрприза. Не удивительно, что первой реакцией стало недоверие. Тем более что всем физикам памятна история четвертьвековой давности, когда два малоизвестных американских химика заявили о якобы открытом ими превращении дейтерия в тритий или гелий при электролизе — при комнатной температуре и на лабораторном столе. Как известно, «холодный термояд» оказался фикцией. Не окажется ли чем-то подобным и нынешняя новость?
«Я этого не знаю, я думаю, что это фантазии. Мне не известно о проектах Lockheed Martin в этой области. Пусть заявляют. Разработают – покажут», – сказал настырным журналистам один из столпов советского и российского термояда академик Евгений Велихов, президент НИЦ «Курчатовский институт».
Еще резче выразился директор «ИТЭР-Центра» (российской части программы ITER), доктор физико-математических наук Анатолий Красильников, назвавший заявление Lockheed Martin рекламной акцией. «Не будет у них никакого опытного образца. Человечество работает десятилетиями, а Lockheed Martin возьмет и запустит, – цитирует учёного государственное агентство ТАСС. – Я думаю, что они делают хорошую рекламную акцию, привлекая внимание к своему имени. К реальному термоядерному реактору это отношения не имеет».
«Да, это для тех, кто не понимает, кажется правдой. Нельзя вести работы в закрытом режиме, которые человечество ведет в открытом, – добавил Красильников. — У них что, другая физика и другие законы природы? Я даже не знаю, о каком проекте идет речь».
Между тем на сайте Lockheed Martin размещен видеоролик, на котором любой желающий может увидеть цилиндр четырёхметровой длины и двухметрового диаметра. Ничуть не похожий на «бублик» токамака.
Из пояснений представителя корпорации Чарльза Чейза следует, что их лабораторная установка горячего термоядерного синтеза удерживает плазму (которая в свою очередь разогревается микроволновым излучением) за счет магнитной ловушки, не имеющей «дыр» в магнитном поле, что является серьезным шагом вперед. «Мало того, – говорит Чейз, – данный приём выгодно отличает этот реактор от токамаков, позволяя добиться компактных размеров и относительной простоты изготовления».
«По-видимому, сотрудникам Lockheed Martin удалось найти такую конфигурацию магнитного поля, что время устойчивого существования плазмы существенно повышается. И делается приемлемо с точки зрения возможности протекания термоядерной реакции», – пояснил корреспонденту «В кризис.ру» один из петербургских физиков. Но, по его словам, пока что никаких экспериментов с дейтерием и тритием в этом устройстве, конечно, не проводилось, и это задача будущего. Дело в том, что отработка экспериментальных установок во всём мире проводится на водородной плазме, так как тритий радиоактивен, что затрудняет работу. Результаты с достаточной точностью пересчитываются на реальное термоядерное топливо. Такова общепринятая практика.
По результатам Lockheed Martin, эксперименты показали, что энергозатраты на разогрев и удержание плазмы почти перекрываются расчетной производительностью. «Следующий шаг — сборка образца, работающего с эффективностью выше единицы, который бы смог выдать 100 МВт мощности. Ну а потом и серийное производство», – заявляет Чарльз Чейз.
Через год увидим, оправдываются ли его ожидания. А пока напомним, что корпорация Lockheed Martin известна впечатляющими достижениями в авиации, космонавтике и других наукоёмких областях техники. Одно из последних – создание многоразового космического корабля Orion, готовящегося сейчас к первому испытательному старту. В штате корпорации 113 тысяч сотрудников, а объем продаж за прошлый год составил $45,4 млрд.
Если Чарльз Чейз из Lockheed Martin окажется прав, то России и нам вместе с ней спустя не так уж много лет предстоит жить в качественно новом мире. Мире, где побеждает не тот, у кого малограмотный «человек с ружьём» оплачивается как пара-тройка профессоров, а тот, кто вкладывает силы и средства в науку и образование.
Георгий Арефьев, специально для «В кризис.ру»