Кандидат физико-математических наук Л. Ашкинази
«Химия и жизнь» №7, 2005
- Откуда дровишки?
- Отец, слышишь, рубит, а я отвожу
- Маленький быстрый или большой медленный
- Странный трансформатор
- Еще раз о дровах
- Лед и пламень
- К вопросу о проводах
- Чисто не там, где метут, а там, где не сорят
- Зеленые и спекуляции
Маленький быстрый или большой медленный
Первый путь — «взрывной»: некоторая энергия тратится на приведение очень небольшого количества вещества в необходимое исходное состояние, происходит реакция синтеза, выделившаяся энергия преобразуется в удобную форму. Собственно, это будет водородная бомба, только весом в миллиграмм. В качестве источника исходной энергии использовать атомную бомбу нельзя — она не бывает «маленькой». Поэтому предполагалось, что миллиметровая таблетка из дейтерий-тритиевого льда (или стеклянная сфера со сжатой смесью дейтерия и трития) будет облучаться со всех сторон лазерными импульсами. Плотность энергии на поверхности должна быть при этом достаточно высокой. А достаточно высокая — это такая, при которой давление внешнего слоя на внутреннюю часть таблетки запускает реакцию синтеза. Кроме того, импульс должен быть настолько коротким, чтобы вещество, превратившееся за наносекунду в плазму с температурой в десять миллионов градусов, не успевало бы разлететься, а давило бы на внутреннюю часть таблетки. Внутренняя часть сжимается до плотности, в сто раз большей, чем плотность твердых тел, и нагревается до ста миллионов градусов. Для реакции синтеза — самое оно.
Второй путь. Исходные вещества можно нагреть относительно медленно, они превратятся в плазму, а потом в нее можно любым способом вводить энергию, вплоть до достижения условий начала реакции. Для протекания термоядерной реакции на смеси дейтерия с тритием и получения положительного выхода энергии (когда энергия, выделившаяся в результате реакции, будет больше энергии, затраченной на ее осуществление) необходимо создать плазму с плотностью 1014 частиц/см3 (10–5 атм.), нагреть примерно до 100 млн градусов (чтобы ядра могли сблизиться, несмотря на кулоновское отталкивание) и поддерживать это состояние не менее секунды (критерий Лоусона). В этом втором способе главная проблема — устойчивость плазмы. За секунду она много раз успеет расшириться, коснуться стенок камеры и охладиться.
По ситуации на сегодня плазма выиграла четертьфинал у лазера — международное сообщество приступает к строительству демонстрационного реактора. Этот реактор не будет настоящим источником энергии, но он спроектирован так, что после него — если все нормально заработает — можно приступить к строительству «энергетических», то есть предназначенных для включения в энергосеть, термоядерных реакторов. Тогда в полуфинале будет один участник. Странная ситуация, сказали бы любители спорта. Но, кажется, неизбежная, и вот почему: самые крупные физические проекты (ускорители, радиотелескопы, космические проекты) становятся такими дорогими, что двое игроков оказываются не по карману даже объединившему свои усилия человечеству. Кстати — такое изменение политико-технической идеологии (коряво, а как иначе сказать?), наверное, тоже важно для прогнозирования будущего.
Какое-то время казалось, что у обоих направлений есть шансы. Почему победила плазма? Научные и технические проблемы имелись в избытке и на том направлении, и на другом. Но лазерное требовало хорошего взаимодействия специалистов из множества несвязанных областей. И на лазерном же направлении было менее эффективно международное взаимодействие, потому что... как бы это помягче сказать... сверхмощные лазеры некоторое время рассматривались как возможное оружие. Причем те, кто занимался лазерами по обе стороны океана, не очень-то спешили рассеять радужные надежды генералов и политиков. Деньги на исследования надо ведь где-то брать, не правда ли? Но вернемся к реактору.
