Согреет ли людей искусственное солнце?
Речь идет об овладении энергией термоядерного синтеза, продукт которого - высокотемпературную плазму - и называют искусственным солнцем. Уже сейчас планируется к 2050 году начать на Земле работу промышленных энергетических станций с термоядерными реакторами.
На чем основаны надежды на успех? Отвечает Сергей МИРНОВ, один из ведущих российских специалистов по термоядерному синтезу.
1.Международный реактор нам уже не нужен?
- Неисчерпаемый источник энергии в СНГ может появиться только после «обкатки» интернационального термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР), построить который намечено во Франции к 2017 году, - говорит Сергей Мирнов. - Далее, в 2030-м, предстоит проверить работоспособность его усовершенствованного прототипа - так называемого ДЕМО. Это будет в Японии.
- По прогнозам, нефть, газ, уран-235, на котором строится современная атомная энергетика, могут закончиться через
30 - 50 лет...
- Овладение термоядерным синтезом позволит из одного литра воды получать энергии столько же, сколько из бочки нефти. И в этом направлении удалось уже кое-чего добиться. Например, за 20 лет - с 1975 по 1995 год, по данным министерства энергетики США, термоядерная мощность в экспериментальных установках в разных странах мира возросла более чем в 100 миллионов раз: от 0,1 ватта в 1975 году до 10 миллионов ватт в 1995 году. Физики научились нагревать ионизованное водородное «горючее» (плазму) до 200 - 300 миллионов градусов. К 2020 же году ученые планируют получать уже 500 миллионов ватт! Это будет промышленный уровень энергопроизводства.
2. В чем плюсы?
- Даже перед атомной энергетикой термояд имеет преимущества. Во-первых, он не требует урана-235, которого сравнительно мало. Во-вторых, связанные с ним радиоактивные отходы, по оценкам, раз в сто менее опасны, чем радиоактивные отходы атомной энергетики.
3.Где все-таки появится неисчерпаемый источник энергии?
- Говорят, что термоядерная реакция пока нестабильна. И до реального искусственного солнца человечеству очень и очень далеко. Может быть, вообще с ним ничего не выйдет?
- Термоядерное «солнце» физически возможно, но требует больших средств и усилий. В самом деле, нынешние успехи - это всего лишь чирканье термоядерными спичками. Энергию мы уже получаем, но лишь на секунды. А энергетический реактор должен «гореть, как свеча». Вот к этому и стремимся. И сообща строим во Франции ИТЭР.
Но разочарую энтузиастов, которые думают, что, когда мы его построим в 2017 году, наступит энергетический рай. ИТЭР нужен пока для изучения свойств так называемой горячей зоны реактора. Как ею управлять, какие энергетические нагрузки допустимы, как наилучшим образом организовать стационарное термоядерное горение - на эти вопросы он должен дать ответ. Получим - начнем строить демонстрационный термоядерный реактор - ДЕМО, который уже сможет греть воду и давать электроэнергию, как это сейчас делают тепловые станции. Опыт эксплуатации ДЕМО должен позволить создать типовой проект термоядерной электростанции, которые уже «разбредутся» по разным странам.
- Но почему ИТЭР строят во Франции, а не в России или в Украине?
- К сожалению, последние 15 лет наука в наших странах оказалась в провальном состоянии, и мы не могли всерьез претендовать на строительство ИТЭРа у нас.
4.Как будет «работать» искусственное солнце?
- Наше натуральное Солнце - тот же термоядерный реактор. Как бы сказали специалисты, с гравитационным удержанием плазмы. Искусственное солнце будет в сто тысяч раз мощнее натурального: благодаря тяжелым изотопам водорода оно должно разогреваться до сверхсолнечных температур. И вспыхивать в реакторе в виде бублика из тяжелых изотопов водорода - дейтерия и трития - с помощью различных хитроумных «зажигалок»: электрическим током, быстрыми пучками частиц либо, как в СВЧ-печке, СВЧ-излучением. Малый радиус бублика - 2 метра, а большой - 6 метров. «Зажигалки», воспламеняя газ, ионизуют его, превращая в плазму, жестко привязанную к магнитному полю. Плазма, захваченная им, отрывается от стенок токамака и повисает, не касаясь их, «как гроб Магомета». Далее начинается процесс слияния изотопов водорода с образованием атома гелия и быстрого нейтрона - главного носителя энергии синтеза. Нейтрон свободно покидает камеру токамака и попадает в специальную оболочку «бланкет», где отдает свою энергию воде, превращая ее в пар, подаваемый затем в турбины электростанции. Производство энергии оказывается практически безотходным, потому что продукт синтеза гелий может быть собран в баллоны и затем использован во многих отраслях производства. Причем гелий - инертный газ, и если попадет в воздух, то быстро поднимается вверх и улетает.
5.Есть ли шансы построить реактор у нас?
- Несомненно. Иначе не стоило бы вообще влезать в это дело. Но сегодня надо понять, что подобным проектом лучше заниматься нескольким странам, чтобы исключить ошибки, как на Чернобыльской АЭС.
ВМЕСТО ПОСЛЕСЛОВИЯ
- Физики, занимающиеся созданием термоядерного реактора, сегодня чувствуют себя в роли саперов, которым поручили разминировать поле, где планируется танковое наступление, - говорит профессор Мирнов. - Задача ИТЭРа - обнаружить и по возможности обезвредить скрытые препятствия на пути развития термоядерной энергетики.
МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Академик, лауреат Нобелевской премии Виталий ГИНЗБУРГ:
- Первой по важности задачей физики XXI столетия остается решение проблемы управляемого термоядерного синтеза.
ЛИЧНОЕ ДЕЛО
Сергей МИРНОВ - начальник Отдела экспериментальной физики токамаков Отделения токамака-реактора Троицкого института инновационных и термоядерных исследований, член физического Комитета проекта ИТЭР - интернационального термоядерного экспериментального реактора, профессор МЭИ и МИФИ, лауреат Государственной премии СССР.
