Вера Черногорова - Беседы об атомном ядре

Мгновенный, по сути дела, процесс образования и разлета плазмы ученые анализировали с помощью киноаппарата, только не обычного, а лазерного сверхскоростного с частотой съемки до 1 миллиарда кадров в секунду. Аналогичные термоядерные установки были запущены во Франции и США. Однако проблема лазерного управляемого термоядерного синтеза еще далеко не решена.

В сверхсжатой мишени термоядерные реакции обещают стать энергетически выгодными, если увеличить мощность лазеров до 10 5–10 6джоулей и выполнить жесткие требования по отношению к форме лазерного импульса.

Но сотрудники ФИАНа и Института прикладной математики АН СССР разработали новую схему термоядерного синтеза. Эта схема дает возможность получать в 1000 раз больше энергии по сравнению с затрачиваемой на создание плазмы и одновременно отменяет особые требования на форму светового лазерного импульса.

Идея заключается в сжатии лучами лазеров не твердых шариков, как это было в предыдущем случае, а мишеней, представляющих собой тонкие сферические оболочки, состоящие из целого набора слоев легких веществ, тяжелых и термоядерного горючего.

Лазеры с импульсами простой формы и с общей мощностью в миллион джоулей сжимают вещество мишени до плотности, почти в 10 раз большей, чем у самого тяжелого химического элемента. Из теоретических оценок следует, что в этих условиях термоядерные реакции синтеза будут энергетически выгодными.

Теперь главная задача заключается в развитии лазерной техники. Ученые работают над созданием крупных лазерных установок, которые позволили бы проверить те новые физические идеи, которые помогут решить проблемы управляемого лазерного синтеза.

После того как в США начались успешные исследования на термоядерных установках непрерывного действия типа Токамак, сотрудники Комиссии по атомной энергии высказали предположение, что демонстрационный действующий термоядерный реактор будет, вероятно, закончен уже в середине 90-х годов.

По мнению американских ученых, работающих в области лазерного термоядерного синтеза, демонстрационный лазерный термоядерный реактор заработает лет через 15, то есть тоже в 90-х годах.

Какой подход к осуществлению термоядерного реактора окажется наиболее реальным, пока неясно. «…Еще неизвестно, — говорил Л. Арцимович, — на какой ветке вырастет золотое яблоко».

В настоящее время исследования лазерного термоядерного синтеза, так же как и осуществление непрерывных реакций слияния ядер в условиях длительного удержания плазмы с помощью магнитного поля, еще не вышли за рамки научно-исследовательских лабораторий. Но решение этих сложных задач не за горами, особенно в условиях тесного международного сотрудничества.

Соглашение между СССР и США, подписанное в Вашингтоне, открывает широкую дорогу такому сотрудничеству, выгодному для обеих сторон. Оно учитывает большое значение проблемы удовлетворения быстро растущих энергетических потребностей США, СССР и других стран мира и предусматривает совместные действия в области управляемого термоядерного синтеза.

— Но пока тепловые электростанции — основной источник энергии; в ближайшие десятилетия атомные реакторы не смогут их заменить; и значит, надо уже сегодня что-то конкретно делать для ликвидации их отрицательного воздействия на среду.

— Конечно, но проблема не только в загрязнениях. Реакция горения лишает нас запасов угля, нефти и газа — ценнейшего на Земле, невосполнимого органического сырья, — и основы нашего существования — кислорода.

— А не будут ли загрязнять среду ядерные и термоядерные установки?

— Ядерное тепло намного чище в экологическом смысле. Радиоактивные отходы можно тщательно собирать и изолировать.

«Эра деления», начало которой было положено запуском первой атомной электростанции, в состоянии будет замедлить развитие глобального загрязнения атмосферы и сберечь ресурсы газа и нефти, важнейшего сырья для химической промышленности.

Установки, использующие реакцию деления ядер урана, тоже, к сожалению, небезотходны. Продукты деления урана содержат долгоживущие радиоактивные изотопы, накопление которых увеличивается пропорционально темпам развития ядерной энергетики. К концу века количество радиоактивных отходов возрастет в несколько десятков раз. Однако ученые во всем мире работают над радикальным решением проблемы их переработки и надежной консервации.

Отходы производства ядерной энергии представляют опасность для человека, но, применяя особые способы захоронения, радиоактивные вещества удается совершенно изолировать от внешней среды.