Термоядерный синтез - процесс слияния ядер атомов с выделением огромной энергии, при этом не несет в себе риска образования долго живущих радиоактивных отходов. Это обещает практически безграничную энергию, удовлетворить спрос для питания искусственного интеллекта и покончить с зависимостью от ископаемого топлива.
Совокупно всеми странами мира потрачено около триллиона долларов на исследования в области управляемого термоядерного синтеза. МАГАТЭ опубликовало обзор «Термоядерный синтез – 2025», в котором представлены ключевые проекты и тенденции в общем положении дел, технологиях, правовом обеспечении и стратегиях, а также дана первая финансовая оценка затрат и влияния термоядерного синтеза на мировую энергетику и экономику. Важнейшие тренды – переход от исследований и научных разработок к строительству и практическому применению.
Чтобы нам разобраться в вопросе, поговорим о задаче Пуанкаре, решённой блестящим русским математиком Перельманом. Если очень грубо о сути: нельзя непрерывной деформацией превратить сферу в тор (бублик) и наоборот, не разрывая её. У них разная топология.
Применительно к термояду (магнитному удержанию):
1. «Бублик» (тор) — это магнитная ловушка (токамак). Конфигурация замкнута, но топологически она «дырявая». Силовые линии магнитного поля закручены в эту самую тороидальную форму.
2. «Монолитное тело» (сфера) это стабильная, самодостаточная плазменная система. Как звезда, удерживаемая гравитацией.
3. Как бы ты ни сжимал, ни гнул этот магнитный «бублик», ты не сможешь сделать из него сферу, не разорвав его. Разрыв, в данном случае, это неустойчивости, микроразрывы силовых линий, турбулентность, через которые плазма «просачивается» к стенкам.
4. Ты можешь бесконечно усиливать магнитное поле, делать «бублик» толще, крепче, многослойней, но его топологическая уязвимость остаётся. Плазма, это не идеальный газ, это сложная, турбулентная, самоорганизующаяся среда. Она найдет эту «дырку от бублика», этот топологический дефект.
5. «Разрезать бублик» — это образно, изменить саму парадигму удержания. Отказаться от попыток бесконечно совершенствовать магнитный тор и искать принципиально иной способ.
Например:
- Инерциальный термояд (лазерный, Z-пинч) — это попытка «слепить сферу» на такие доли секунды, чтобы она не успела разлететься.
- Гравитационное удержание — это удел звёзд.
- Возможно, могут существовать гибридные системы или принципы, о которых мы пока ещё ничего не знаем.
Какой вывод?
В рамках парадигмы магнитного удержания в торе мы боремся не просто с техническими сложностями, а с фундаментальным топологическим ограничением. Мы пытаемся заставить «бублик» вести себя как «сфера», что в строгом смысле, невозможно. Мы можем лишь отдалять момент распада, улучшая контроль.
Именно поэтому ITER и другие проекты — это гигантские, невероятно сложные и супердорогие попытки «обмануть топологию» за счёт масштаба, сверхпроводящих систем и подавления неустойчивостей. Ставка делается на то, что в большом масштабе «утечки» станут статистически незначимы. Но поставим под сомнение саму эту ставку.
Что же остаётся нам, ученым, инженерам и мечтателям, здесь и сейчас?
Считать термояд великим научным экспериментом, или великой мистификацией, а не запрограммированным гарантированным спасением. И вкладываться в то, что работает точно – это атомная энергетика. Эволюция атомной энергетики (БРЕСТ-ОД, СВБР, СМР) это то, где Россия в бесспорных лидерах.