18 мая в НИЦ «Курчатовский институт» прошел запуск мега-установки токамак Т-15МД. А уже 20 мая на просветительском марафоне «Новое знание» выступил директор Курчатовского института Михаил Ковальчук, рассказав и о старом-новом русском токамаке.
Что это за установка? При соединении легких ядер или разделении тяжелых выделяется огромная энергия – примерно в миллион раз больше, чем при горении. Так вот, Солнце – это гигантский термоядерный реактор. Доли процента энергии, выделяемой звездой при слиянии изотопов водорода, доходят до Земли и питают все человечество. Именно идея создания прообраза величайшего генератора энергии получила воплощение в токамаке – ТОроидальной КАмере с МАгнитными Катушками.
Удержать под контролем цепочку реакций, проходящих в раскаленной до сотен миллионов градусов плазме, не под силу земным материалам. В основу решения этой научной проблемы легла идея советского физика Олега Лаврентьева: он написал И.В. Сталину письмо, где описал, что заряженные частицы можно удерживать электрическим полем. Затем концепцию модифицировали советские ученые Игорь Тамм и Андрей Сахаров (чей 100-летний юбилей отмечается как раз сегодня, 21 мая), предложив использовать не электрическое, а магнитное поле для удержания плазмы.
Комментирует кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Физического института имени П.Н. Лебедева РАН Михаил Цвентух:
«Была предложена магнитная конфигурация – тор с винтовым полем: схематично это выглядит, как будто пружину согнули в кольцо. Только силовые линии магнитного поля должны идти не поперек, а вдоль кольца – для устойчивости. Был предложен и способ создания такого поля – помимо внешних катушек с током, пропускать ток по самой плазме – вдоль тора. Вообще, идея нахальная. Однако все это в железе уже в 1954 г. воплотили экспериментаторы Института атомной энергии АН СССР (прим. – сейчас Курчатовский институт) – Игорь Головин и Натан Явлинский. В конце 80-х был еще один проект токамака Т-15 – его можно назвать неудачным, нынешний токамак доработан уже с учетом новых, ставших известными в последние 20 лет режимов работы. Запуск современного токамака – это новое оборудование, способ получить новые научные решения».
Отдельно необходимо сказать об угрозах «старой» энергетике: любая новая разработка не выгодна производителям, даже инновационным компаниям (об этом, в частности, говорил на марафоне «Новое знание» Михаил Ковальчук). Особенно это касается термоядерной энергетики – ведь это конкурент и для ископаемых источников энергии, и для привычных атомных реакторов. Не говоря уже о сверхзатратных солнечных батареях и ветряных мельницах.
«Это вообще решение всей энергетической проблемы, так как большего источника в природе не известно (хотя, ещё есть гравитационной коллапс звезд, но это... совсем неземное). Однако, как говорил академик Арцимович, термоядерная энергетика будет развиваться после того, как она действительно станет нужна человечеству. Другое использование в ближайшей перспективе – это создание источника быстрых нейтронов, которым можно облучать природные руды без обогащения и «дожигать» отработанное радиоактивное топливо», – рассказал Михаил Цвентух о практическом применении токамака.
Новый виток в развитии термоядерной энергетики – это ещё один шаг в будущее науки и прогресса. А ещё – отличная «засечка» на дереве опыта в Год науки и технологий – 2021.