Письма Сталину
В январе 1951 года на стол Иосифа Сталина легла секретная служебная записка, которая заставила его срочно отложить все дела в сторону. В ней советские академики Курчатов и Головин описали принцип работы термоядерного реактора с повышенной мощностью. Новые магнитные реакторы должны были работать не на тяжелых ядрах (уран-233, уран-235, плутоний), а на основе водорода, нагретого до десятков миллионов градусов. Предложения сулили не только экономические выгоды, но и позволяли СССР уверенно себя чувствовать в начавшейся «холодной» войне с Западом.
Совет министров СССР по приказу Сталина оперативно подготовил соответствующий план действий. Денег не жалели: военные видели в новом реакторе источник нейтронов для обогащения ядерных материалов.
Интересно, что создателями установок термоядерного управляемого синтеза принято считать академиков Андрея Сахарова и Игоря Тамма, создавших водородную бомбу. Но, по воспоминаниям самого Сахарова, «толчком, способствующим ускорению работы по этой теме, послужило ознакомление с работой Лаврентьева». В 1948 году сержант Олег Лаврентьев, служивший на Сахалине, отправил письмо Сталину с одной фразой: «Я знаю секрет водородной бомбы». Первое письмо в секретариате вождя оставили без внимания, а после второго в часть, где служил молодой сержант, прислали полковника НКВД, который, проверив адекватность автора, увез его в Москву к Берии. Под присмотром главного чекиста страны молодой гений-самоучка и сформулировал принцип термоизоляции плазмы электростатическим полем «с целью промышленной утилизации термоядерных реакций».
Правда, отцы российской водородной бомбы идею изобретателя с семиклассным образованием забраковали, но некоторые его идеи пригодились. Например, в создании установки, позволяющей удерживать плазму электромагнитным полем. В 1950 году Сахаров и Тамм провели расчеты и создали тороидальную камеру с магнитной катушкой. В сокращенном виде — токамак. В 60-е годы в Курчатовском институте в Москве на токамаке Т4 плазма впервые была нагрета до 10 млн градусов.
Многие идеи ученым подсказало Солнце. На этой звезде уже 5 млрд лет происходит «неуправляемый» термоядерный синтез: из тяжелого изотопа водорода дейтерия образуется гелий. При этом выделяется колоссальное количество энергии. На Земле с дейтерием проблем нет, он находится в каждой семитысячной молекуле воды. Причем вещество это можно получить недорогим способом — при электролизе воды.
Однако эйфория от первых успехов в исследованиях прошла довольно быстро. Ученые доказали существование термоядерного управляемого синтеза. Но как его удержать, не знали.
Термоядерный ренессанс
Ренессанс термоядерных технологий произошел благодаря удобному случаю. Отношения непримиримых врагов — СССР и США — неожиданно «потеплели». В 1985 году на саммите в Женеве президенты Горбачев и Рейган договорились о начале совместных работ по термоядерным технологиям. В 1988 году США, Россия, Япония и организация Евратом подписали соглашение о начале эскизного проектирования термоядерного реактора. В 2006 году семь партнеров (к проекту присоединились Индия, Китай и Корея) создали организацию ИТЭР (International Termonuclear Experimental Reactor) со штаб-квартирой на юге Франции.
Сейчас в проекте трудятся около 500 ученых и менеджеров из разных стран. Недалеко от курортного городка Кадараш заканчивается строительство зданий для реактора, спроектированного на основе российского токамака. Проложены линии электропередач и другие коммуникации.
«Главная цель ИТЭР — осуществить термоядерную реакцию в промышленных масштабах. Только после успешного эксперимента можно говорить о создании термоядерной элетростанции, которая должна быть проще, надежнее, долговечнее существующих АЭС. Как только термоядерный синтез заработает, в него широкой рекой потекут не только государственные, но и частные инвестиции. Это будет вторая после создания токамака революция в термоядерной энергетике», — отметил заместитель гендиректора организации ИТЭР Александр Алексеев. По его словам, если удастся заставить дейтерий вступить в управляемую термоядерную реакцию, то появится новый источник чистой энергии.
«Термоядерная энергетика имеет ряд преимуществ. Во-первых, она неиссякаема. Запасов дейтерия хватит на сотни миллионов лет. Во-вторых, она безопасна. В ее основе лежит реакция синтеза между изотопами дейтерия и трития. Раз нет радиоактивного деления, значит, нет вероятности взрыва. К тому же для поддержания термоядерной реакции нужны очень сложные условия. Если что-то пойдет не так, реакция просто прекратится. Система автоматически себя заглушит. Поэтому даже в случае ЧП на термоядерных станциях невозможна неконтролируемая радиоактивность. В-третьих, термоядерная энергетика гораздо эффективнее атомной. Для работы токамака нужны не тонны, а граммы топлива», — добавил Алексеев.
«ИТЭР» является высокотехнологичной научно-технической платформой, в которой собрались самые лучшие ноу-хау со всего мира, и реализуются в одном проекте», — сообщил директор российского Агентства ИТЭР Анатолий Красильников. С его слов, к 2023 году планируется совершить физический пуск этой установки, так называемую первую плазму, в которой будет 100 млн градусов, мощность, вводимая в плазму, — 50 мегаватт, а мощность термоядерной энергии, которая произведется в этой установке, — 500 мегаватт.
Вклад России
По словам Анатолия Красильникова, сегодня Россия изготавливает и поставляет для ИТЭР 25 систем. На долю нашей страны приходится примерно 9% от общей суммы, которая будет инвестирована, кроме денег и в форме высокотехнологичного оборудования: гиротроны, сверхпроводящие кабели, системы диагностики плазмы и т.д.
В 2013—2015 годах Россия планирует вложить в реализацию проекта 14,4 млрд рублей. Это самый масштабный научно-технологический мегапроект, в котором участвует РФ вместе еще с 33 странами.
Головной российской организацией по выполнению контрактов ИТЭР является «Росатом». Почти все, что делают для проекта в России, делают на предприятиях госкорпорации. Некоторые технологии уникальны. Так, НИИЭФА им. Д.В. Ефремова (Санкт-Петербург) изготавливает установку для испытаний первых стенок, Чепецкий мехзавод поставляет сверхпроводники. Солидный вклад вносит и Криогенмаш, Курчатовский институт, Институт ядерной физики им. Будкера, Институт энерготехники им. Доллежаля, Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований, институты РАН им. Иоффе и прикладной физики, ВНИИНМ им. Бочвара и др. «Объем и сложность поставляемого Россией в проект ИТЭР оборудования говорит о том, что наша отечественная продукция атомной промышленности имеет мировое признание», — уверен директор Института физики токамаков НИЦ «Курчатовский институт» Энглен Азизов.
Как считает заместитель гендиректора госкорпорации «Росатом» Вячеслав Першуков, благодаря международному проекту ИТЭР, в России создается промышленная инфраструктура и технологии для термоядерной энергетики и новых высокотехнологичных производств. С ним согласен и управляющий директор НИИ электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова Олег Филатов, назвавший проект ИТЭР «локомотивом ускоренного развития науки, инновационных технологий и образования в России». Сегодня Россия, пожалуй, единственная страна, из участвующих в международном проекте, которая полностью и в срок выполняет взятые на себя обязательства. Это говорит о большом опыте реализации сложных технических задач, в том числе в рамках мегапроектов, к числу которых относится ИТЭР. Также это говорит о высоком уровне научной школы, которая исторически — сформировавшись в Атомном проекте — существует и поддерживается в системе Средмаша-Минатома — Росатома.
Ценные кадры
34-летний инженер-физик Евгений Вещев родился в городе российских атомщиков — Обнинске (Калужская область). Его отец работал в компании «Циклотрон», а мама — преподавателем физики в местной школе. Так что он с детства знал, кем хочет стать. Окончил базовый в стране «атомный вуз» МИФИ, через некоторое время уехал в японский университет Сокендай, где он продолжил изучать физику плазмы и защитил кандидатскую диссертацию по измерениям потоков нейтралов.
Проект ИТЭР заинтересовал его своими «потрясающими перспективами и качественной научной средой». Поэтому переехал в 2009 году в Кадараш с семьей в рамках программы принца Монако Альбера II, который лично опекает проект, без раздумий. Сейчас он работает в диагностическом отделе ИТЭР, который возглавляет Майкл Волш. Специализация Вещева — диагностика измерения света. Он изучает, как приграничная плазма взаимодействует со стенкой реактора.
Свое будущее молодой физик-ядерщик связывает только с Россией. «Я даже ни разу не задумывался о получении второго гражданства», — отметил инженер. Проект ИТЭР, по его мнению, говорит о том, что молодые мозги не бегут из России, а едут развиваться на интересную работу, чтобы вернуться потом на Родину. Сегодня молодые талантливые атомщики востребованы и в России.
Перспективы мегаватта
100 лет назад фантасты наперебой будоражили умы обывателей яркими картинками недалекого будущего и живо рассказывали о летающих по воздуху «железных птицах», звездолетах, подводных кораблях и даже клонах человека. Сегодня эти фантазии, благодаря стремительно развивающемуся научно-техническому прогрессу, стали нормой нашей жизни.
В текущий момент человечество все больше беспокоит дефицит энергии. Тем более в последнее время за контроль над энергоресурсами была развязана серия войн и кровопролитных военных конфликтов. В связи с этим вспоминается одно занимательное пророчество научного фантаста Артура Кларка, предсказавшего полет людей на Луну и запуск марсохода. По мнению писателя, уже в двадцать первом веке все существующие национальные валюты будут отменены. Новой международной единицей обмена услуг и товаров станет мегаватт-час.
Если сбудется этот необычный прогноз, то Россия и ее граждане благодаря участию в проекте ИТЭР могут не беспокоиться о своем будущем. С новой валютой у них проблем точно не будет.
Сергей Артемов
