Рассказы об электричестве

— Что такое токамак?

— Тороидальная камера с магнитным полем — семейство советских тороидальных магнитных ловушек для получения контролируемой термоядерной реакции в высокотемпературной плазме. Слово «токамак», как и слово «спутник», принято во всех языках мира.

— Когда физики получат термоядерную энергию?

В 1956 году советская правительственная делегация, имея в своем составе ведущих ученых, выехала в Англию. Мир находился в тисках «холодной войны». Люди разучились доверять ДРУГ другу. И вот лондонцы с нескрываемым интересом разглядывали на улицах столицы высокого человека с длинной бородой, прятавшего в ней усмешку тонких губ. «Главный атомщик русских!» — летел вслед ему шепоток. Курчатов был фигурой легендарной, весьма таинственной и очень импозантной. «А уж засекречен-то, засекречен! Десять агентов КГБ, не смыкая глаз, сторожат его и днем и ночью…» И вдруг этот человек — олицетворение государственной тайны Советского Союза — спокойно согласился прочесть в английском атомном центре, Харуэлле, лекцию «О развитии атомной энергии в России». Именно так было написано в пригласительных билетах.

Плазменный шнур в магнитном поле.

Со смешанным чувством собирались приглашенные. С одной стороны, ученым было, конечно, любопытно узнать, что делается «за железным занавесом». Ведь к этому времени ТАСС уже сообщило об успешных испытаниях термоядерного оружия на советском полигоне и прошло два года с тех пор, как в Обнинске, под Москвой, заработала первая в мире атомная электростанция. Но с другой стороны, английские физики понимали, что в существующих условиях ждать откровенного и интересного разговора смешно.

Курчатов спокойно поднялся на трибуну. Он широко и свободно нарисовал перед слушателями грандиозную картину энергетического строительства в СССР и… перешел к рассказу об исследованиях в области управляемого термоядерного синтеза. Это была сенсация! Английские физики, английские политики, английские и совсем не английские представители других служб, которых наверняка было немало в зале, ушам своим не верили. Бородатый русский академик спокойно повествовал о таких вещах, о которых на Западе даже думать рисковали лишь за закрытыми дверями секретных лабораторий. Это могло означать либо непостижимую «азиатскую хитрость», либо тот факт, что русские настолько далеко ушли вперед, что нынешние секреты западных коллег для них — вчерашний день… Что было хуже?..

Игорь Васильевич Курчатов читал в Харуэлле доклад, подготовленный академиком Арцимовичем. И этот доклад застал англичан врасплох. Когда представители прессы попросили своих специалистов прокомментировать сказанное, те дружно потребовали несколько дней на подготовку. Нужно было не только снестись с секретной службой, но и разобраться в ворохе технических подробностей, щедро открытых перед ними гостем. «Английские ученые ожидали, что доктор Курчатов будет выкачивать из них информацию, а вместо того он сказал, что им самим следует делать» — так определило тогда агентство «Рейтер» итог этой встречи.

Результаты столь выдающегося не только научного, но и дипломатического и политического шага Советского Союза не замедлили сказаться. Одна за другой стали собираться международные конференции, на которых все более и более смело ученые обменивались своими успехами и заботами. Оказалось, что во многом теоретические работы советских и западных специалистов совпадали. Дублировались и многие из засекреченных в прошлом экспериментов. И вместе с тем с каждой стороны налицо были какие-то полезные достижения.

На конференции в Зальцбурге в 1961 году были заслушаны доклады о двух новых установках — токамаке Т-3, работающем в курчатовском институте, и стеллараторе в Принстоне. Правда, исследования на тороидальных установках, как правило, вызывали у ученых все больший пессимизм. А советский токамак своих создателей радовал. И вот, начиная с 1969 года, в лабораториях всех заинтересованных стран началось бурное строительство токамаков. Сегодня их насчитывается в мире около пятидесяти.

Токамаки шагают по свету

Наша страна предполагала в середине 80-х годов запустить «Токамак-15». В нем плазма объемом в 23 кубометра будет нагрета уже до 70–80 миллионов градусов. И главный параметр удержания этого беспокойного детища современной физики совсем немного не дотянет до критерия Лоусона.

Еще ближе к заветному критерию предполагают подойти европейские ученые на строящемся токамаке «ДЖЕТ». Здесь объем высокотемпературной дейтериевой плазмы будет около двухсот кубических метров. По своим параметрам плазма должна выйти на рубеж реакторной. Таким образом, уже в ближайшее время физики мира собираются продемонстрировать реальную осуществимость получения реакторной плазмы, а затем передать дело в руки инженеров. Потому что дальше наступит очередь реактора термоядерной электростанции.

Сегодня главное внимание физиков-термоядерщиков сосредоточено на токамаках, как на наиболее перспективных установках. Но это вовсе не значит, что для осуществления управляемого термоядерного синтеза нет других путей. Токамак — установка, в которой реакции протекают спокойно, как на Солнце. А ведь можно себе представить и использование созидающего взрыва. Взрыва, контролируемого человеком. Взрыва, надежно запряженного в работу, как это сделано, например, в двигателях внутреннего сгорания…

И вот уже ученые обсуждают идею микровзрывов — серии коротких импульсов от крохотных водородных «бомбочек», подожженных лазерным лучом. Эта идея тоже родилась в нашей стране. Ее высказали академик Н. Г. Басов — один из создателей лазера — и доктор физико-математических наук О. Н. Крохин.

Первая в мире термоядерная установка со сверхпроводящими магнитами «Токамак-7».

Есть, между прочим, и другие идеи. Их немало. Нужно только помнить, что даже простая проверка каждой из них — большая работа коллектива, стоящая огромных затрат. Достаточно сказать, что простой старый добрый токамак при работе потребляет в импульсе столько электричества, сколько нужно целому городу.

Наверное, прочитав эту главу, читатель непременно задаст вопрос: «Так когда же? Когда будут построены первые термоядерные реакторы для электростанций, ведь с начала работы над плазмой уже сменилось целое поколение?»

Предсказания в науке — самое неблагодарное дело. Но если есть вопрос, требуется и ответ. Давайте же за ним обратимся к высказыванию главы советской школы термоядерной физики Льва Андреевича Арцимовича.

В статье «Плазма и термоядерный синтез», написанной им совместно с В. Д. Новиковым для Детской энциклопедии, он говорил: «Термоядерная энергия будет получена тогда, когда она станет необходимой человечеству».

Ну а пришла ли эта необходимость — решать нам с вами. Ведь сегодня человечество — это мы!

МГД

Есть еще несколько способов получения электроэнергии, мимо которых просто невозможно пройти. Я имею в виду методы прямого преобразования энергии. То есть такие способы, при которых из классической цепи «тепло — механическая энергия — электричество» среднее звено исключается. Сюда можно отнести не только получение электроэнергии из тепловой и из химической энергии, например в топливных элементах, но также известные нам способы получения электроэнергии из солнечного света, из электромагнитного излучения нашего светила…