Міф про термояд

Ядерна енергія виділяється не тільки при розподілі важких ядер урану і плутонію, але і при злитті легких ядер дейтерію, тритію, гелію-3 або літію-6. Якби вдалося здійснити в земних умовах злиття ядер дейтерію - ДД-реакцію, то людство отримало б невичерпне джерело енергії, оскільки дейтерій міститься в кожному літрі води.

Всередині зірок при мільйонах градусів і гігантських тисках ядра дейтерію зливаються в ядра гелію, але на землі нагріти дейтерій до мільйонів градусів можна, тільки ізолювавши його від стінок камери. При такій температурі газ перетворюється в плазму - суміш позитивно заряджених ядер і негативно заряджених електронів.

У 1949 році була випробувана перша радянська атомна бомба і ліквідована американська атомна монополія. В цьому ж році сержант Олег Лаврентьєв в листі Сталіну запропонував утримувати плазму всередині камери за допомогою комбінації електричних полів. Цей лист через Берію потрапило до Тамм і Сахарову, які запропонували використовувати для утримання плазми магнітне поле. Надалі Сахаров продовжив роботу над вибуховим термоядерним синтезом. Для цього в підземній камері потрібен час від часу підривати невеликі водневі бомби, а тепло, що виділяється використовувати для нагріву теплоносія. Нещодавно всі ЗМІ повідомили, що президент Путін знайомився в Снєжинську з сучасним станом робіт з вибухової термоядерного синтезу.

Берія нічого не розумів в науці, але він добре розбирався в людях, особливо в дрібних власників, - його стиль роботи передбачав організацію двох конкуруючих груп на будь-якому напрямку. Берія прагнув зробити атомну бомбу, сліпо копіюючи американців навіть в дрібницях. Прекрасно працюють розвідники добули йому всі необхідні відомості, аж до робочих креслень атомної бомби і опису американських експериментів з розділення ізотопів урану. Раз американці будують електромагнітні сепаратори ізотопів, значить і ми повинні їх побудувати. Радянські вчені та інженери під керівництвом академіка Л.А. Арцимовича створили величезні мас-сепаратори для розділення ізотопів. Ці машини були незабаром законсервовані - занадто дорогий виходив на них уран-235. А АРЦИМОВИЧ Курчатов доручив очолити роботи з керованого термоядерного синтезу.

Починалося все чудово. Фільм «9 днів одного року» розповідає про початок робіт по «термоядерним», про захоплюючому стані наукового пошуку мирного атома, що несе людству тепло і світло, заради чого справжній учений не шкодує ні здоров'я, ні життя.

Спочатку досліджувалися потужні розряди струму через циліндричні судини, заповнені дейтерієм. Струмова струмінь в газі стискається своїм магнітним полем в тонкий шнур, в якому повинна проходити ДД-реакція. Потужна конденсаторна батарея розряджалася через посудину з дейтерієм, через ємності і індуктивності ланцюга виникав коливальний розряд. Спочатку стовп розряду стискувався в шнур, потім розширювався, потім знову стискалося ... І тут дослідники вперше зіткнулися з незвичайними властивостями плазми - вони пропускали гігантські струми через камеру, але при першій хвилі струму нейтрони - свідки ДД-синтезу, ніколи не з'являлися, зате при другій , меншою хвилі струму, нейтрони рясно випромінювалися.

При розряді в звичайному водні, при напрузі на конденсаторної батареї 30 k В, з'являлися рентгенівські промені з енергією 300 k еВ! З'ясувалося, що струмовий струмінь - пинч - при другому сплеску струму викривляється і на ній з'являються вузли - потужні джерела нейтронів. Пояснити таку поведінку плазми теоретики не можуть, тому дослідження Пінчем тривають і в наші дні.

Дослідження керованої термоядерної реакції проходили на тлі розгортання світового руху за заборону ядерної зброї і служили кращим прикриттям для гонки ядерних озброєнь. У 1956 році Курчатов, який прилетів до Англії, робить доповідь про проблему керованого синтезу і ведуться в СРСР дослідженнях. Темоядерний синтез стає головною темою обговорення на Другій міжнародній конференції з мирного використання ядерної енергії в Женеві, де з доповіддю виступив Л.Арцімовіч. У 1958 році за експерименти з Потужнострумові розрядами, в яких були отримані нейтрони, Арцимовіч з співробітниками отримав Ленінську премію.

Паралельно в СРСР і Англії, а потім і в ряді інших країн, починаються експерименти з токамака - з тороїдальними камерами, що мають форму бублика, з магнітними котушками. У токамаках створюються два потужних магнітних поля, при сумарному впливі яких плазма стискається в джгут в центральній частині тора.

Перші експерименти на установках такого типу «Альфа» і «Зета» показали, що здійснити керовану термоядерну ДД-реакцію в токамаке неможливо. Крім того, з'ясувалося, що плазма в токамаке знаходиться в стані невпорядкованого руху, викликаного тим, що механічні і електричні коливання у плазми взаємопов'язані. Велика амплітуда коливань плазми, розгойдування її в камері токамака, свідчила про те, що зовнішнє магнітне поле не є ідеальним способом стабілізації плазми.

Перш за все, заміна ДД-реакції на ДТ-реакцію - це блеф. Тритію немає в природі, його потрібно попередньо наробити в ядерних реакторах, витративши на це нейтрони ділення. При ДТ-реакції енергію забирають швидкі нейтрони, руйнуючи і активізуючи всі на своєму шляху, - їх потрібно уповільнити, розмножити і використовувати для отримання тритію або ядерного палива.

Першу, радіоактивну стінку камери токамака доведеться дистанційно міняти за допомогою маніпуляторів. Не вирішена проблема стійкості плазми - можлива її гігантська розгойдування з викидом розпеченої плазми на стінки, пропаленням їх і забрудненням навколишнього середовища, а кількість радіоактивного тритію в термоядерної електростанції буде вимірюватися сотнями кілограмів.

Потрібно дослідити плазму, шукати шляхи до здійснення

ДД-реакції, а не розповідати казки про термоядерної електростанції на ДТ-реакції.

У 1973 році помирає Л.А.Арцімовіч, і керівництво дослідженнями з керованого термоядерного синтезу переходить до Е.П.Веліхову. З комсомольським завзяттям молодий академік приступає до вибивання мільярда рублів на будівництво великого випробувального (демонстраційного) токамака - прототипу енергетичного термоядерного реактора.

У 1975 році академік Е.Веліхов і Б.Кодомцев публікують в газеті «Правда» статтю «Завдання століття. Пуск найбільшої в світі експериментальної установки «Токамак-10». У ній прямо говорилося: «Дослідження з керованого термоядерного синтезу вступають в нову фазу ... можна очікувати вирішення цієї проблеми на фізичному рівні протягом найближчих п'яти-шести років ... Тоді на кінець цього століття можна буде планувати початок створення термоядерної енергетики».

Розуміючи, що промислова термоядерна енергетика, заснована на ДТ-реакції, - це великий дутий міхур, Міністерство атомної енергетики відмовлялося і відмовляється фінансувати будівництво демонстраційного токамака вУкаіни.

Вчені ряду країн Європейського союзу, США, Укаїни і Японії все-таки вирішують побудувати великий експериментальний токамак ITER. Надалі до цієї колаборації приєдналися Канада, Китай, Казахстан і Південна Корея. ITER - величезна машина з тороидальной камерою перетином 30 на 40 м, з надпровідними магнітами, охолоджуваними рідким гелієм. Для проектування ITER сформовані чотири національні команди і три проектних центру. На проектні роботи виділено 1,5 мільярда доларів. Ожив, зокрема, наш науково-дослідний інститут електрофізичної апаратури ім. Д.В.Ефремова, розташований на околиці Харкова.

За попередньою оцінкою вартість будівництва ITER - 10 мільярдів доларів, тривалість будівництва більше 20 років.

Наукові завдання, які ставляться перед токамака ITER. вельми скромні: встановити можливість самоподдерживающейся ДТ-реакції, розробити технологію

використання швидких нейтронів для отримання тритію і урану-233, вивчити коливання плазми. За результатами цих експериментів буде прийнято рішення про будівництво наступного демонстраційного токамака або, скоріше, про припинення дослідження ДТ-реакції. Не виключено, що на ITER буде вивчатися інша реакція синтезу - Д3Не. Гелій-3 утворюється при розпаді тритію, крім того, їм насичена поверхню Місяця.

Жирний багатомільярдний грант викликав нову сварку у колаборантів - де будувати ITER. Зрештою було прийнято рішення будувати ITER у Франції і завершити будівництво до 2030 року!

Улита їде, колись буде.

Провідний науковий співробітник ПІЯФ РАН