Идея ТОКАМАКа

Термоядерный синтез на земле близок к осуществлению

Источник энергии солнца и звезд – термоядерный синтез. Горячие ядра легких атомов, удерживаемые мощными гравитационными силами, вступают в термоядерную реакцию синтеза, высвобождая огромное количество энергии. Ее обуздание в земных условиях могло бы стать одним из лучших решений долгосрочного снабжения человечества энергией. Необходимое топливо есть в изобилии и практически неистощимо. А термоядерный процесс вполне безопасен, имеет благоприятные характеристики с точки зрения воздействия на окружающую среду.

– Евгений Павлович, как появился ТОКАМАК?

– ТОКАМАК – это термоядерная установка для получения плазмы с термоядерными параметрами, температурой порядка 100 млн.градусов. Предлагалось много разных вариантов, как этого достичь. Всегда использовали магнитную изоляцию, потому что другого способа термоизолировать вещество с такой температурой от стенок не существует. Эта идея была разработана в 50-е годы целым рядом крупнейших советских физиков. Оказалось, что просто так, в обычном магнитном поле, созданном катушками, плазму удержать нельзя, необходимо обязательно пропускать через нее ток. Вот основная идея ТОКАМАКа: по плазме течет ток и закручивает магнитные силовые линии так, что они создают вложенные друг в друга поверхности, которые не могут легко одна через другую переходить, потому что угол магнитно-силовых линий у них разный, они как бы цепляются друг за друга.

– Когда идея ТОКАМАКа овладела всем миром?

– Во второй половине 60-х годов, когда мы заявили, что в ТОКАМАКе получена температура порядка десятка млн.градусов, никто в мире этому не поверил. Пригласили для контроля английскую группу профессора Робинсона с сотрудниками. Они померили очень тонким методом рассеяния лазерного луча на электронах, и оказалось, что температура даже несколько больше. После этого эксперимента ТОКАМАКи стали создавать и в Америке, и в Японии. Сейчас их построили, наверное, больше сотни. Некоторые очень крупные, на которых уже можно моделировать получение настоящей термоядерной реакции. Но самый первый крупный ТОКАМАК был у нас. Он работает до сих пор. Это ТОКАМАК-10 в Курчатовском институте. Из вновь созданных самые крупные и успешные – объединенный европейский ТОКАМАК, японский ТОКАМАК и в Америке установка Д-3 в Сан-Диего.

– Оправдались ли надежды на получение термоядерной реакции?

– Вот на этих самых крупных ТОКАМАКах, особенно на европейском, где можно работать с тритием, была получена мощность 16 мегаватт, уже термоядерная. Таким образом, за 70-е, 80-е, начало 90-х годов мы подняли мощность с милливатт, которые были на нашем ТОКАМАКе-3 до десятков мегаватт. Это уникальный прогресс! Практически мощность термоядерной реакции сравнялась с мощностью, затрачиваемой на поддержание плазмы. Десяток мегаватт – мощная термоядерная реакция. Теперь мы уже знаем, что теория правильно предсказывает, и никаких особенных подводных камней здесь нет.

– Евгений Павлович, какие шаги вы предприняли, став руководителем советской термоядерной программы?

– В 1975 году я стал руководителем термоядерной программы. В 78-м предложил американцам, японцам и европейцам, конечно, с согласия Советского правительства, провести совместное исследование с возможным созданием термоядерного реактора. Оно проводилось в Вене при участии всех заинтересованных сторон в Международном агентстве по атомной энергии. Это исследование продолжалось 10 лет. Были разработаны основные принципы, как должен выглядеть термоядерный реактор. Но тогда у нас не было достаточно экспериментальных данных,и технологии не были развиты до такой степени, чтобы можно было приступить к проектированию настоящего термоядерного реактора. Да и политически мир тогда не был к этому готов.

К концу 80-х годов все необходимые факторы сошлись. Было ясно, что мы стоим на пороге достижения мощной термоядерной реакции. В 87-м году к встрече в Женеве Горбачева и Рейгана мы подготовили предложение по созданию проекта Международного экспериментального термоядерного реактора (ИТЭР). Проект был принят, несмотря на сопротивление Пентагона и целого ряда противодействующих американских сил. Его поддержала вся “семерка”, и с 88-го года мы начали проектирование ИТЭР.

– Можно ли по этому проекту уже сейчас строить термоядерный реактор?

– Проект доказал две вещи. Первое: экспериментальный термоядерный реактор, который может непрерывно генерировать полтора гигаватта термоядерной мощности, можно создать, и он будет работать. Вероятность того, что он заработает, очень высока – около 95 процентов. И второе: была создана кооперация, которая работала как единая группа, хотя географически она располагалась в разных местах – в Калифорнии, в Германии, в Японии и в России. Между собой ученые были связаны сетью “Интернета”. Мы показали, что мировая промышленность готова к тому, чтобы по имеющимся чертежам построить такой реактор.

– Во сколько же обойдется проект?

– Начались политические осложнения: США вышли из игры. Остались Европа, Япония и Россия. Было принято решение удешевить реактор. Изначальная стоимость равнялась 7,4 миллиарда долларов. Теперь реактор вдвое подешевел. Пришлось существенно сократить требования. Что, конечно же, рискованно. Вопрос заключается в том, не придется ли нам потом делать еще один дополнительный шаг перед электростанцией. В этом случае проект окажется вдвое дороже.

– Когда и где он будет строиться?

– Трудно сказать. Его очень хотят построить на своей территории Канада, Европа и Япония. В принципе и мы были бы готовы, но сегодня России это экономически не по силам.

– Из ваших слов можно сделать вывод, что необходима дальнейшая интернационализация научных разработок.

– Вообще весь бизнес сегодня интернационализируется. Создаются транснациональные корпорации. В науке это был бы новый шаг. Здесь транснациональную корпорацию нужно создавать на базе научно-исследовательской и конструкторской работы с согласия участвующих государств. Так, чтобы деньги налогоплательщиков, которые они вложили, гарантированным образом вернулись затем в виде дивидендов, вошли в промышленный круг.

– И последний, вопрос. Все мы помним о чернобыльской катастрофе. Может ли авария на термоядерном реакторе достичь таких же разрушительных размеров? Ведь речь идет о той же энергии ядер.

– В принципе термоядерные реакторы настолько безопасны, что их можно размещать в достаточно густо заселенных районах, даже поблизости от больших городов. Это, конечно, огромный экологический выигрыш и не только по отношению к атомной энергетике, но и в отношении обычных тепловых станций. Такая же по мощности термоядерная станция сжигает всего несколько сот килограммов лития в год – в 100000 раз меньше топлива, чем для эксплуатации традиционной тепловой станции.

Литий для термоядерной станции можно добыть в нужных количествах везде, в перспективе его можно даже извлекать из морской воды. В солевой рапе Кара-Бугаза, например, он сопутствует калию в месторождениях Соликамска. Это не дефицит. Количество лития, которое идет в стране на батарейки сравнимо с потребностью одного термоядерного реактора.

В термоядерной станции в принципе не может произойти аварии такого масштаба, как Чернобыль или нечто даже гораздо меньшее. Термоядерный реактор обладает пассивной безопасностью. Сама реакция неизбежно гаснет при повышении мощности или при аварии. Если только произойдет нарушение конструкции, которая находится в глубоком вакууме, то туда немедленно поступит некоторое количество постороннего материала – воды или испарений со стенок, которые держат этот вакуум – и в результате реакция тотчас же прекратится. Кроме того, количество топлива там настолько ничтожно – всего 3 грамма, что даже если бы оно все сгорело сразу, станция бы не разрушилась. Это крайне важное отличие от атомного реактора, в котором не 3 грамма, а сотни тонн топлива.

Цикл перегрузки топлива – 10 лет. За это время сгорит 10 процентов лития. А оставшиеся 90 процентов можно после обогащения изотопами пустить в тот же самый реактор или после некоторой очистки от примесей пустить на те же самые батарейки. Ведь оставшийся литий абсолютно безопасен.