Вера Черногорова - Беседы об атомном ядре

Конструкция же самих реакторов деления отработана теперь столь тщательно, что вероятность гибели человека от радиоактивных продуктов при аварии реактора в 10 тысяч раз меньше, чем от удара молнии во время грозы.

«Эра синтеза», которая начнется с вводом в строй первого промышленного термоядерного реактора и завершится полным вытеснением атомных электростанций, навсегда избавит человечество от забот, связанных с решением проблемы энергетики. И самое главное, даст по-настоящему «чистое тепло», не сопровождающееся никакими вредными для человека отходами.

В реакции слияния ядер дейтерия и трития образуются только альфа-частицы и нейтроны, которые и уносят 80 процентов всей выделяющейся энергии. Альфа-частицы — это стабильные ядра химического элемента гелия, не представляющие никакой опасности. А нейтроны должны полностью улавливаться в установке. Плазма со всех сторон будет окружена веществом, хорошо замедляющим и поглощающим нейтроны, которое и соберет в себе всю вырабатываемую реактором энергию.

Во многих вариантах будущих термоядерных установок роль поглотителя нейтронов отводится жидкому литию. Термоядерные нейтроны хорошо тормозятся в литии и повышают его температуру. Поток расплавленного лития из реактора, подобно расплавленной лаве вулкана, доставит ядерное тепло в теплообменник, где и отдаст его воде.

Ядра лития захватывают нейтроны и превращаются в ядра самого тяжелого изотопа водорода — трития. Тритий — единственный радиоактивный продукт, возникающий в процессе передачи энергии реакции синтеза, но в то же время он и участник этой реакции, поэтому его целесообразно снова пустить в дело.

Американские ученые из Окриджа предлагают любопытную схему работы импульсного термоядерного реактора, в котором смесь дейтерия и трития «зажигается» мощным лазерным импульсом. По их идее в металлический сосуд сферической формы диаметром до 5 метров под давлением помещается расплавленный литий, который приводится во вращательное движение. Если быстро размешивать ложечкой в стакане чай, то образуется воронка. При достаточной скорости вращения литиевой «жидкости» тоже образуется воронка, дно которой расположится несколько глубже центра сосуда.

Таблетка замороженной смеси дейтерия и трития сбрасывается в воронку и «поджигается» лазером в тот момент, когда она пролетает через центр. Термоядерный взрыв таблетки за тысячную долю секунды повышает температуру в центре сосуда на несколько сотен градусов. Пары лития и расширяющаяся плазма создают такую ударную волну, которая разорвала бы сосуд, если бы достигла его стенок. Но ее можно значительно ослабить путем введения внутрь жидкого лития большого количества газовых пузырьков, например, через перфорированное кольцо на дне сосуда. Когда ударная волна проходит через такой пузырек, она разбрызгивает жидкость с внутренней его поверхности. Капельки пролетают через пузырек и разбиваются о противоположную стенку. Большая часть их кинетической энергии переходит в тепло. Пройдя через насыщенный пузырьками литий, ударная волна потеряет свою силу и не причинит установке никакого вреда.

В термоядерном контейнере (радиусом больше одного метра) с жидким литием потери нейтронов практически не будет. Вращающаяся литиевая оболочка наглухо «запирает» энергию микровзрывов, повторяющихся приблизительно через каждые 10 секунд.

Подобный термоядерный реактор представляет гораздо меньшую опасность для человека и окружающей среды, чем урановый котел. Радиоактивные ядра трития испускают только бета-лучи (электроны) малой энергии. К тому же нет проблемы захоронения этого вещества. Тритий необходим в самом производстве энергии, и это обеспечивает почти замкнутый цикл. Речь может идти лишь об утечке этого продукта, которую можно сделать совершенно незначительной и даже, как полагают ученые, совершенно избежать загрязнения окружающей среды.

В отличие от ядерных реакторов, которые содержат критическую массу делящегося материала, что заставляет создавать сложную антиаварийную технику, в термоядерных реакторах не может произойти неуправляемого ядерного взрыва (для этого просто недостаточно топлива). Более того, в некоторых реакциях синтеза — например, при слиянии ядер изотопа лития-6 и протонов — образуются только заряженные частицы: ядра изотопов гелия-3 и гелия-4.

Собирая заряженные вторичные частицы на электродах, можно добиться прямого преобразования ядерной энергии в электрическую с КПД до 90 процентов.