region_77_rus (region_77_rus) wrote,
region_77_rus
region_77_rus

Category:

Миф о термояде.

Ядерная энергия выделяется не только при делении тяжелых ядер урана и плутония, но и при слиянии легких ядер дейтерия, трития, гелия-3 или лития-6. Если бы удалось осуществить в земных условиях слияние ядер дейтерия – ДД-реакцию, то человечество получило бы неисчерпаемый источник энергии, поскольку дейтерий содержится в каждом литре воды.

Внутри звезд при миллионах градусов и гигантских давлениях ядра дейтерия сливаются в ядра гелия, но на земле нагреть дейтерий до миллионов градусов можно, только изолировав его от стенок камеры. При такой температуре газ превращается в плазму – смесь положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов.

В 1949 году была испытана первая советская атомная бомба и ликвидирована американская атомная монополия. В этом же году сержант Олег Лаврентьев в письме Сталину предложил удерживать плазму внутри камеры с помощью комбинации электрических полей. Это письмо через Берию попало к Тамму и Сахарову, которые предложили использовать для удержания плазмы магнитное поле. В дальнейшем Сахаров продолжил работу над взрывным термоядерным синтезом. Для этого в подземной камере нужно время от времени взрывать небольшие водородные бомбы, а выделяющееся тепло использовать для нагрева теплоносителя. Недавно все СМИ сообщили, что президент Путин знакомился в Снежинске с современным состоянием работ по взрывному термоядерному синтезу.

Берия ничего не понимал в науке, но он хорошо разбирался в людях, особенно в мелких собственниках, - его стиль работы предусматривал организацию двух конкурирующих групп на любом направлении. Берия стремился сделать атомную бомбу, слепо копируя американцев даже в мелочах. Прекрасно работающие разведчики добыли ему все необходимые сведения, вплоть до рабочих чертежей атомной бомбы и описания американских экспериментов по разделению изотопов урана. Раз американцы строят электромагнитные сепараторы изотопов, значит и мы должны их построить. Советские ученые и инженеры под руководством академика Л.А. Арцимовича создали громадные масс-сепараторы для разделения изотопов. Эти машины были вскоре законсервированы – слишком дорогой получался на них уран-235. А Арцимовичу Курчатов поручил возглавить работы по управляемому термоядерному синтезу.

Начиналось все замечательно. Фильм «9 дней одного года» рассказывает о начале работ по «термояду», о захватывающем состоянии научного поиска мирного атома, несущего человечеству тепло и свет, ради чего настоящий ученый не жалеет ни здоровья, ни жизни.

Сначала исследовались мощные разряды тока через цилиндрические сосуды, заполненные дейтерием. Токовая струя в газе сжимается своим магнитным полем в тонкий шнур, в котором должна проходить ДД-реакция. Мощная конденсаторная батарея разряжалась через сосуд с дейтерием, из-за емкости и индуктивности цепи возникал колебательный разряд. Сначала столб разряда сжимался в шнур, потом расширялся, потом снова сжимался... И тут исследователи впервые столкнулись с необычными свойствами плазмы – они пропускали гигантские токи через камеру, но при первой волне тока нейтроны – свидетели ДД-синтеза, никогда не появлялись, зато при второй, меньшей волне тока, нейтроны обильно излучались.

При разряде в обычном водороде, при напряжении на конденсаторной батарее 30 kВ, появлялись рентгеновские лучи с энергией 300 kэВ! Выяснилось, что токовая струя – пинч – при втором всплеске тока искривляется и на ней появляются узлы – мощные источники нейтронов. Объяснить такое поведение плазмы теоретики не могут, поэтому исследования пинчей продолжаются и в наши дни.

Исследования управляемой термоядерной реакции проходили на фоне разворачивающегося мирового движения за запрещение ядерного оружия и служили лучшим прикрытием для гонки ядерных вооружений. В 1956 году Курчатов, прилетевший в Англию, делает доклад о проблеме управляемого синтеза и ведущихся в СССР исследованиях. Темоядерный синтез становится главной темой обсуждения на Второй международной конференции по мирному использованию ядерной энергии в Женеве, где с докладом выступил Л.Арцимович. В 1958 году за эксперименты с сильноточными разрядами, в которых были получены нейтроны, Арцимович с сотрудниками получил Ленинскую премию.

Параллельно в СССР и Англии, а затем и в ряде других стран, начинаются эксперименты с токамаками – с тороидальными камерами, имеющими форму бублика, с магнитными катушками. В токамаках создаются два мощных магнитных поля, при суммарном воздействии которых плазма сжимается в жгут в центральной части тора.

Первые эксперименты на установках такого типа «Альфа» и «Зета» показали, что осуществить управляемую термоядерную ДД-реакцию в токамаке невозможно. Кроме того, выяснилось, что плазма в токамаке находится в состоянии неупорядоченного движения, вызванного тем, что механические и электрические колебания у плазмы взаимосвязаны. Большая амплитуда колебаний плазмы, раскачка ее в камере токамака, свидетельствовала о том, что внешнее магнитное поле не является идеальным способом стабилизации плазмы.

Токамак в работе
Однако Арцимович не решился прекращать исследования на токамаках, а принял решение перейти от ДД-реакции к ДТ-реакции, которая идет при более низкой температуре. Он продолжал выступать с докладами о перспективах развития термоядерной энергетики, рассказывал о неисчерпаемом источнике энергии, скрытом в мировом запасе дейтерия, и обещал запустить термоядерную электростанцию, если не в 1980 году, то, наверняка, до 2000 года.

В 1961 году академик Б.П. Константинов записал для Арцимовича обращение «Почему термоядерная электростанция не будет построена ни в 1980, ни в 2000 году».

Прежде всего, замена ДД-реакции на ДТ-реакцию – это блеф. Трития нет в природе, его нужно предварительно наделать в ядерных реакторах, затратив на это нейтроны деления. При ДТ-реакции энергию уносят быстрые нейтроны, разрушая и активизируя все на своем пути, - их нужно замедлить, размножить и использовать для получения трития или ядерного топлива.

Первую, радиоактивную стенку камеры токамака придется дистанционно менять с помощью манипуляторов. Не решена проблема устойчивости плазмы – возможна ее гигантская раскачка с выбросом раскаленной плазмы на стенки, прожигом их и загрязнением окружающей среды, а количество радиоактивного трития в термоядерной электростанции будет измеряться сотнями килограммов.

Нужно исследовать плазму, искать пути к осуществлению

ДД-реакции, а не рассказывать сказки о термоядерной электростанции на ДТ-реакции.

В 1973 году умирает Л.А.Арцимович, и руководство исследованиями по управляемому термоядерному синтезу переходит к Е.П.Велихову. С комсомольским задором молодой академик приступает к выбиванию миллиарда рублей на строительство большого испытательного (демонстрационного) токамака – прототипа энергетического термоядерного реактора.

В 1975 году академик Е.Велихов и Б.Кодомцев публикуют в газете «Правда» статью «Задача века. Пуск крупнейшей в мире экспериментальной установки «Токамак-10». В ней прямо говорилось: «Исследования по управляемому термоядерному синтезу вступают в новую фазу... можно ожидать решения этой проблемы на физическом уровне в течение ближайших пяти-шести лет... Тогда на конец этого века можно будет планировать начало создания термоядерной энергетики».

Понимая, что промышленная термоядерная энергетика, основанная на ДТ-реакции, - это большой дутый пузырь, Министерство атомной энергетики отказывалось и отказывается финансировать строительство демонстрационного токамака в России.

Ученые ряда стран Европейского союза, США, России и Японии все-таки решают построить большой экспериментальный токамак ITER. В дальнейшем к этой коллаборации присоединились Канада, Китай, Казахстан и Южная Корея. ITER – громадная машина с тороидальной камерой сечением 30 на 40 м, со сверхпроводящими магнитами, охлаждаемыми жидким гелием. Для проектирования ITER сформированы четыре национальные команды и три проектных центра. На проектные работы выделено 1,5 миллиарда долларов. Ожил, в частности, наш научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В.Ефремова, расположенный на окраине Санкт-Петербурга.

По предварительной оценке стоимость строительства ITER – 10 миллиардов долларов, продолжительность строительства более 20 лет.

Научные задачи, которые ставятся перед токамаком ITER, весьма скромные: установить возможность самоподдерживающейся ДТ-реакции, разработать технологию

использования быстрых нейтронов для получения трития и урана-233, изучить колебания плазмы. По результатам этих экспериментов будет принято решение о строительстве следующего демонстрационного токамака или, скорее, о прекращении исследования ДТ-реакции. Не исключено, что на ITER будет изучаться другая реакция синтеза - Д3Не. Гелий-3 образуется при распаде трития, кроме того, им насыщена поверхность Луны.

Жирный многомиллиардный грант вызвал новую склоку у коллаборантов – где строить ITER. В конце концов было принято решение строить ITER во Франции и завершить строительство к 2030 году!

Улита едет, когда-то будет.

А.И.Егоров,

Ведущий научный сотрудник ПИЯФ РАН

http://hepd.pnpi.spb.ru/ioc/ioc/line0578/n1.htm

Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments