Китайский термоядерный реактор EAST сумел проработать фантастические 1066 секунд (более 17 минут), что впечатляюще превосходит его же предыдущий рекорд (403 секунды). Это делает Китай абсолютным лидером «новой энергетики» с учетом того, что аналогичную установку во Франции, реактор ITER стоимостью 28 миллиардов долларов, не смогут ввести в строй еще 15 лет. Однако остается вопросом, решит ли сама по себе технология «земного термоядерного синтеза» энергетические проблемы человечества.
ДНЕВНУЮ ЗВЕЗДУ НЕПРОСТО СКОПИРОВАТЬ
Солнце – основной (да что там, единственный) источник энергии на Земле. Скажем, уголь и нефть – это «законсервированная» солнечная энергия, впитанная растениями в древности. Ветер – движение воздуха, порожденное солнечным нагревом. И даже атомная энергетика, если подумать, не обходится без Солнца, ведь тяжелые элементы вроде урана были когда-то синтезированы внутри звезд.
Хорошо бы взять быка за рога, да и воспроизвести звезду, то есть Солнце, прямо у себя на Земле. Как устроены звезды, ученые стали понимать примерно с 1950-х годов, хотя до сих пор многое не раскрыто. Например, мы не знаем, почему Солнце раз в 11,5 лет становится гиперактивным (и это в мире звезд норма, Солнце еще спокойное). Но, так или иначе, сплавь атомы водорода и гелия при высоком давлении и страшной температуре, и вот тебе счастье.
В 1958 году физик Натан Явлинский дерзнул, и сделал такой реактор. Тип таких реакторов назвали токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), и эта русская аббревиатура стала международной (так и пишут, tokamak). Например, название китайского реактора значит Experimental Advanced Superconducting Tokamak (Экспериментальный продвинутый сверхпроводящий токамак). Так что – именно мы, россияне, зажгли первое искусственное Солнце.
Но тут же вскрылись и изъяны. Оказалось, что создать плазму относительно легко. Но удержать – вот проблема, и вот почему спустя столько лет лучший мировой реактор проработал 1000 секунд, а не 1000 часов.
Звезды устойчивы. Эффект масштаба! В вакууме висит колоссальное количество вещества. Лететь ему некуда. В реакторе «солнце» крошечное, и оно норовит расползтись. Плазму удерживают магнитным полем. И дальше – собственно, инженерные штучки, как выстроить форму магнитного поля, чтобы лучше держало. И еще – потратить бы на обслуживание реактора меньше энергии, чем он произведет (а то вся затея кажется странной). Вот этого пока и не удается.
КИТАЙСКИЙ ПРОЕКТ
Все советские годы СССР совершенствовал свои токамаки. И, пока газеты писали, как все хорошо и замечательно, внутри научного сообщества шли напряженные дискуссии, а надо ли вообще? Не тупик ли?
К началу Перестройки решили, что – тупик, о чем и объявили общественности, но тут странно. Если тупик, почему токамаки принялись строить и иностранцы? Если не тупик, то где результат? В Перестройку «тупиком» объявляли что ни попадя, и космос, и биологию, все подряд, так что верить статьям и выводам тех лет стоит с осторожностью.
Китайцы стали создавать свой токамак сразу после распада СССР. И, конечно, не обошлось без наших технологий. Хотя в открытой прессе об этом ничего нет, чистая логика: как не использовать многолетние советские наработки, ставшие вдруг доступными при том, что ни у кого больше не было такого опыта?
Первая (пробная) очередь реактора EAST запущена в 1994 году, в начале «нулевых» принялись собирать ту установку, которая бьет рекорды сейчас. В 2007 году китайцы отчитались о безубыточном синтезе, то есть они потратили столько, сколько получили (точнее, получили даже на 25% больше), однако, не исключено, что с этим заявлением поторопились.
Плазму в 2009-м держали 400 секунд, потом стали повышать температуру плазмы (чтобы энергии получалось побольше), но время удержания снизилось. Именно поэтому, когда читаешь сухой список, сколько в каком году было секунд, нетрудно запутаться. Играет роль и температура, а цифры там с многими-многими нулями, и их часто в популярных изданиях не приводят. Так или иначе, 1066 секунд – рекорд по всем статьям, и временным, и температурным.
ПРАВИЛЬНОЕ ВРЕМЯ
Китайцы творят свой проект в правильное время. Технологии как раз подоспели. Современные материалы и электронные устройства позволяют достичь результатов, которые не снились прежде.
Когда Советы начинали свои опыты, технический ландшафт выглядел несравненно примитивнее. При этом теоретики-материаловеды Советского Союза на бумаге и грифельной доске создали все, что реализуется в лабораториях сейчас. Без научного прорыва в СССР в 1950-1960-е годы то, что строят сегодня, было бы немыслимо.
Но мысль опережала физические возможности. Понимали, как получить тот или иной материал, но не могли сделать это на практике. Теперь могут. Часто «могут», увы, не у нас.
Насколько все непросто, показывает пример французского реактора ITER. Это самый большой в мире термоядерный реактор. Его возводили ученые из многих стран, и да, из России, конечно, тоже (а что бы и не поделиться технологиями, ведь идеалы научного сотрудничества незыблемы, наивно думали в нулевые годы).
Реактор хотели запустить в 2020-м. В итоге летом прошлого года объявили, что он наконец достроен, но первое «солнце» зажгут лишь в 2039-м. В этой связи администрация проекта ITER прямо заявила: если вы хотите с помощью токамаков решить проблему глобального потепления, нет, мы не успеем. Придумайте что-то другое. Отчего так?
Формально говорят, что с деньгами сложности. Поначалу проект оценивали в 5 миллиардов долларов. Сегодня потратили 22 миллиарда на «коробку», но, чтобы обслуживать сооружение, нужно еще 5 (а это значит, больше), их нет, ну и вот. На деле, можно предположить, иная причина: разрушилось техническое сотрудничество с Россией, и стоит «коллаборация 35 стран» перед сооружением, и думает, что теперь с этим делать.
ЕСТЬ И АЛЬТЕРНАТИВЫ
Поскольку токамаки пока не оправдывают, взоры обращаются к другим технологиями. И главным конкурентом многие считают холодный термоядерный синтез, то есть то же, но почти при комнатной температуре. Но с этим проблем не меньше.
Сама идея, вы удивитесь, опять советская. Но в СССР разработки, хотя и вели, но периодически песочили авторов за «лженауку». «Это все интриги! Партия сделала ставку на токамаки, вот нас и давили», слышал такое от ветеранов не раз.
Но настала «свобода», а результата нет ни у нас (что понятно), ни на Западе. Дело в том, что в основе холодного синтеза лежит странная (или «новая») физика, которая не получила всеобщего признания. Это затрудняет, например, получение грантов, и многое делается буквально на коленке.
Постоянно появляются устройства, которые, как утверждается, «могут». В основном радуют небольшие стартапы, которые часто показывают «коробку», но не говорят, что внутри. Это снижает доверие. Да и нет пока такого, что ах и вау. Напишут, вот, то ли в Швейцарии, то ли не в Швейцарии целый муниципалитет синтезирует. Начинают проверять, и все не совсем так.
Однако некоторые физики полагают, что именно со стороны холодного синтеза воссияет долгожданный свет.
КСТАТИ
Зачем искусственное Солнце, если есть настоящее?
Китай пытается создать солнечную станцию в космосе, где не мешают облака и полно места. Согласно проекту, поле панелей с поперечником в километр зависнет на высоте 36 000 км (геостационарная орбита), а собранную энергию будут транслировать микроволнами. Китайцы говорят: за год станция выработает столько, сколько «вся нефть планеты». Но есть нюансы.
Таскать такую тяжесть на высокую орбиту пока нечем, и Китай строит сверхтяжелую ракету, которая пригодится и для освоения Луны. Понятно, что ракеты такого класса пока все сплошь экспериментальные, и как пойдет дело, неизвестно. Указывают и на возможные последствия микроволновой передачи энергии. По сути, с неба будет шарашить мощный луч, как в микроволновке, и как отреагируют те же ионосфера, атмосфера? Не вышло бы из такой «чистой энергии» проблем больше, чем от нефти.
Автор: Евгений АРСЮХИН