Книги

Планета бурь

22
18
20
22
24
26
28
30

Для радикальной борьбы с лавинами применяются артиллерийские системы, с помощью которых ведут обстрел снежных масс. Причем задача в этом случае перед артиллеристами или минометчиками может стоять разная: либо спровоцировать сход лавины, чтобы она не сорвалась сама в другое время и при других обстоятельствах, либо подавить ее в самом зародыше, разметав взрывами начавшийся скапливаться снег.

Часть 5. Теория заговора

…заметную роль в мировом энергетическом балансе термоядерный синтез начнет играть, как мне думается, лишь лет через 30–40. Причем первые промышленные термоядерные электростанции, видимо, будут применять в качестве топлива смесь дейтерия с тритием. Что же касается использования только дейтерия, запасы которого в Мировом океане практически безграничны, то ученым еще предстоит решить проблему практической реализации этой идеи, поэтому срок появления таких электростанций пока назвать затруднительно. Но я верю, что наступит день, когда еще одна сложнейшая задача будет решена, и человечество получит поистине неисчерпаемый источник энергии.

Академик Б. Б. Кадомцев, директор Института ядерного синтеза Российского научного центра «Курчатовский институт». Водородная энергетика

Экологические катастрофы с танкерами и нефтяными платформами, смог от угольных теплогенераторов, неполадки с ядерными реакторами на атомных электростанциях – да и вообще катастрофическое истощение углеводородных ресурсов заставляет лихорадочно искать новые источники энергии для мировой экономики. К сожалению, ни солнечная, ни ветряная, ни тем более геотермальная и приливная энергетика не может удовлетворить спрос в энергоресурсах. Именно поэтому уже долгие годы самым перспективным направлением остается ядерный синтез. Но здесь пока непреодолимым камнем преткновения служит невозможность нагреть до нужной температуры и удержать в рабочей зоне реактора высокотемпературную плазму.

Энергия будущего

«Водородная термоядерная энергетика» – ну кто не слышал эти слова, так заманчиво рисующие перед нами безоблачное будущее нашей цивилизации…

Несколько лет назад наш выдающийся современник академик Велихов сделал замечательный доклад о том, сможет ли человечество поставить себе на службу тот безбрежный океан энергии, который скрыт в глубинах земной гидросферы. Выдающийся ученый рассказал, что по современным физическим представлениям существует всего несколько фундаментальных источников энергии, которые в принципе могут быть освоены и использованы человечеством. Ядерные реакции синтеза – один из таких источников.

В реакциях синтеза энергия производится за счет работы ядерных сил, совершаемых при слиянии ядер легких элементов и образовании более тяжелых ядер. Эти реакции широко распространены в природе – считается, что энергия звезд, и Солнца в том числе, производится в результате цепочки ядерных реакций синтеза, превращающих 4 ядра атома водорода в ядро гелия. Можно сказать, что Солнце – это большой естественный термоядерный реактор, снабжающий энергией экологическую систему Земли.

Академик Велихов, характеризуя современное положение дел в тепловой энергетике, подчеркивает, что в настоящее время более 85 % энергии, производимой человеком, получается при сжигании органического топлива: угля, нефти и природного газа. Этот дешевый источник энергии, освоенный человеком около 200–300 лет назад, привел к быстрому развитию человеческого общества, его благосостоянию и, как результат, к росту народонаселения Земли.

Очевидно, что будущая энергетика начнет более широко, чем нынешняя энергетическая система, использовать разнообразные и в том числе возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ядерная, гидроэлектроэнергия, энергия ветра, выращивание и сжигание биомассы. Доля каждого источника энергии в общем производстве будет определяться структурой потребления и экономической эффективностью каждого из этих источников

Предполагается, что из-за роста народонаселения и более равномерного потребления энергии по регионам производство энергии возрастет к 2050 г примерно в 3 раза по сравнению с нынешним уровнем и достигнет 1021 Дж в год. Не вызывает сомнения, что в обозримом будущем прежний источник энергии – органическое топливо – придется заменить на другие виды производства энергии. Это произойдет как из-за истощения природных ресурсов, так и по причине загрязнения окружающей среды, которое по оценкам специалистов должно наступить гораздо раньше, чем будут выработаны дешевые природные ресурсы (нынешний способ производства энергии использует атмосферу в качестве помойки, выбрасывая ежедневно 17 миллионов тонн углекислого и других газов, сопутствующих сжиганию топлив). Переход от органического топлива к широкомасштабной альтернативной энергетике ожидается в середине XXI века.

Именно поэтому уже первые сообщения более чем десятилетней давности о том, что открыт низкотемпературный аналог ядерного водородного синтеза, вызвали очень большой интерес даже у ученых, весьма далеких от ядерной физики. Увы, открытие уже вскоре получило самый страшный диагноз в науке, поскольку было признано «неповторяемым».

Однако, в отличие от многих других сенсаций-пустышек, «холодный термояд» до сих пор продолжает будоражить околонаучные круги журналистов, которые время от времени выискивают энтузиастов-разработчиков очередного типа «холодного» ядерного реактора. Эти непризнанные гении яростно убеждают репортеров, что в определенных условиях реакция термоядерного синтеза может протекать при комнатной температуре, а устройства, в которых это будет происходить, разместятся на обычном письменном столе! И абсолютно никакой радиации! Естественно, в подобную маниловщину настоящие ученые не верят, однако несколько лет назад некоторым вполне серьезным физикам-ядерщикам казалось, что в направлении поиска «холодного термояда» сделаны первые решительные шаги. Об этой сенсации ежедневно писали газеты, взахлеб рассказывали радио– и телекомментаторы. Куда же исчез этот баснословный источник неограниченной и практически бесплатной энергии и почему мы продолжаем бездумно сжигать ограниченные запасы углеводородов, вместо того чтобы топить дешевой (сравнительно) тяжелой, или даже полутяжелой, водой «холодные» термоядерные печи?

Не обошел стороной академик Велихов и вопрос о том, что в современном индустриальном обществе более половины энергии используется в режиме постоянного потребления, не зависящего от времени суток и сезона. На эту базовую мощность накладываются суточные и сезонные колебания. Таким образом, энергетическая система должна состоять из базовой энергетики, которая снабжает общество энергией на постоянном или квазипостоянном уровне, и энергетических ресурсов, которые используются по мере надобности. Ожидается, что возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия, сжигание биомассы и др., будут использоваться в основном в переменной составляющей потребления энергии. Основной и единственный кандидат для базовой энергетики – ядерная энергия. В настоящее время для получения энергии освоены лишь ядерные реакции деления, которые используются на современных атомных электростанциях. Управляемый термоядерный синтез – это пока лишь потенциальный кандидат для базовой энергетики.

Какие же преимущества имеет термоядерный синтез по сравнению с ядерными реакциями деления, которые позволяют надеяться на широкомасштабное развитие термоядерной энергетики? Основное и принципиальное отличие заключается в отсутствии долгоживущих радиоактивных отходов, которые характерны для ядерных реакторов деления. И хотя в процессе работы термоядерного реактора первая стенка активируется нейтронами, выбор подходящих низкоактивируемых конструкционных материалов открывает принципиальную возможность создания термоядерного реактора, в котором наведенная активность первой стенки будет снижаться до полностью безопасного уровня за 30 лет после остановки реактора. Это означает, что выработавший ресурс реактор нужно будет законсервировать всего на тридцатилетие, после чего материалы могут быть переработаны и использованы в новом реакторе синтеза. Эта ситуация принципиально отличается от реакторов деления, которые производят радиоактивные расходы, требующие переработки и хранения в течение десятков тысяч лет. Кроме низкой радиоактивности, термоядерная энергетика имеет огромные, практически неисчерпаемые запасы топлива и других необходимых материалов, достаточных для производства энергии сотни, если не тысячелетия.

Нужно заметить, что любой более или менее грамотный физик сразу бы заметил, в обычных (по-научному «нормальных») условиях соединить атомные ядра просто невозможно, ведь они имеют одноименный положительный электрический заряд и по школьному закону Кулона отталкиваются друг от друга с чудовищной силой. Сблизиться они могут, лишь если их разогнать мощным электромагнитным полем ускорителя элементарных частиц – циклотрона. Еще один вариант – взорвать термоядерную бомбу или создать облако высокотемпературной плазмы внутри реактора!

По словам академика Велихова, именно эти преимущества побудили основные ядерные страны начать в середине 50-х годов широкомасштабные исследования по управляемому термоядерному синтезу. В Советском Союзе и США к этому времени уже были проведены первые успешные испытания водородных бомб, которые подтвердили принципиальную возможность использования энергии ядерного синтеза в земных условиях. С самого начала стало ясно, что управляемый термоядерный синтез не имеет военного применения. В 1956 году исследования были рассекречены и с тех пор проводятся в рамках широкого международного сотрудничества.

Водородная бомба была создана всего за несколько лет, и в то время казалось, что цель близка и что первые крупные экспериментальные установки, построенные в конце 50-х, получат термоядерную плазму. Однако потребовалось более 40 лет исследований, чтобы создать условия, при которых выделение термоядерной мощности сравнимо с мощностью нагрева реагирующей смеси.

В 1997 году самая крупная термоядерная установка – Европейский токамак (JET) – получила 16 МВт термоядерной мощности и вплотную подошла к этому порогу.

Существует ложная точка зрения о том, что термоядерные исследования – чрезвычайно дорогая программа. Можно убедиться в обратном, пронормировав полную сумму на душу налогоплательщика стран, активно участвующих в термоядерных исследованиях: США, Японии, Европы и России. Окажется, что средний налогоплательщик этих стран платит 2–3 доллара в год на развитие термоядерной энергетики, а это составляет всего 0,1 % его расходов на энергию и другие энергоносители. И хотя предварительные оценки показывают, что цена электроэнергии, производимой термоядерным реактором, будет в 1,5–2 раза выше, чем нынешняя цена электроэнергии от современных электростанций, сжигающих органическое топливо, такое сравнение неправомерно для систем, которые будут конкурировать лишь через несколько десятков лет. Непрерывный прогресс в области термоядерного синтеза, который происходил в течение последних 30 лет, приводил к постепенному, но уверенному продвижению параметров плазмы в термоядерных устройствах. В то же время можно ожидать, что в долговременной перспективе традиционные методы производства энергии будут испытывать все более ужесточающиеся экономические последствия загрязнения окружающей среды.