Ядерная энергия выделяется не только при делении тяжелых ядер урана и плутония, но и при слиянии легких ядер дейтерия, трития, гелия-3 или лития-6. Если бы удалось осуществить в земных условиях слияние ядер дейтерия – ДД-реакцию, то человечество получило бы неисчерпаемый источник энергии, поскольку дейтерий содержится в каждом литре воды.

 Внутри звезд при миллионах градусов и гигантских давлениях ядра дейтерия сливаются в ядра гелия, но на земле нагреть дейтерий до миллионов градусов можно, только изолировав его от стенок камеры. При такой температуре газ превращается в плазму – смесь положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов.

 В 1949 году была испытана первая советская атомная бомба и ликвидирована американская атомная монополия. В этом же году сержант Олег Лаврентьев в письме Сталину предложил удерживать плазму внутри камеры с помощью комбинации электрических полей. Это письмо через Берию попало к Тамму и Сахарову, которые предложили использовать для удержания плазмы магнитное поле. В дальнейшем Сахаров продолжил работу над взрывным термоядерным синтезом. Для этого в подземной камере нужно время от времени взрывать небольшие водородные бомбы, а выделяющееся тепло использовать для нагрева теплоносителя. Недавно все СМИ сообщили, что президент Путин знакомился в Снежинске с современным состоянием работ по взрывному термоядерному синтезу.

 Берия ничего не понимал в науке, но он хорошо разбирался в людях, особенно в мелких собственниках, - его стиль работы предусматривал организацию двух конкурирующих групп на любом направлении. Берия стремился сделать атомную бомбу, слепо копируя американцев даже в мелочах. Прекрасно работающие разведчики добыли ему все необходимые сведения, вплоть до рабочих чертежей атомной бомбы и описания американских экспериментов по разделению изотопов урана. Раз американцы строят электромагнитные сепараторы изотопов, значит и мы должны их построить. Советские ученые и инженеры под руководством академика Л.А. Арцимовича создали громадные масс-сепараторы для разделения изотопов. Эти машины были вскоре законсервированы – слишком дорогой получался на них уран-235. А Арцимовичу Курчатов поручил возглавить работы по управляемому термоядерному синтезу.

 Начиналось все замечательно. Фильм «9 дней одного года» рассказывает о начале работ по «термояду», о захватывающем состоянии научного поиска мирного атома, несущего человечеству тепло и свет, ради чего настоящий ученый не жалеет ни здоровья, ни жизни.

 Сначала исследовались мощные разряды тока через цилиндрические сосуды, заполненные дейтерием. Токовая струя в газе сжимается своим магнитным полем в тонкий шнур, в котором должна проходить ДД-реакция. Мощная конденсаторная батарея разряжалась через сосуд с дейтерием, из-за емкости и индуктивности цепи возникал колебательный разряд. Сначала столб разряда сжимался в шнур, потом расширялся, потом снова сжимался… И тут исследователи впервые столкнулись с необычными свойствами плазмы – они пропускали гигантские токи через камеру, но при первой волне тока нейтроны – свидетели ДД-синтеза, никогда не появлялись, зато при второй, меньшей волне тока, нейтроны обильно излучались.

 При разряде в обычном водороде, при напряжении на конденсаторной батарее 30 kВ, появлялись рентгеновские лучи с энергией 300 kэВ! Выяснилось, что токовая струя – пинч – при втором всплеске тока искривляется и на ней появляются узлы – мощные источники нейтронов. Объяснить такое поведение плазмы теоретики не могут, поэтому исследования пинчей продолжаются и в наши дни.

 Исследования управляемой термоядерной реакции проходили на фоне разворачивающегося мирового движения за запрещение ядерного оружия и служили лучшим прикрытием для гонки ядерных вооружений. В 1956 году Курчатов, прилетевший в Англию, делает доклад о проблеме управляемого синтеза и ведущихся в СССР исследованиях. Темоядерный синтез становится главной темой обсуждения на Второй международной конференции по мирному использованию ядерной энергии в Женеве, где с докладом выступил Л.Арцимович. В 1958 году за эксперименты с сильноточными разрядами, в которых были получены нейтроны, Арцимович с сотрудниками получил Ленинскую премию.

 Параллельно в СССР и Англии, а затем и в ряде других стран, начинаются эксперименты с токамаками – с тороидальными камерами, имеющими форму бублика, с магнитными катушками. В токамаках создаются два мощных магнитных поля, при суммарном воздействии которых плазма сжимается в жгут в центральной части тора.

 Первые эксперименты на установках такого типа «Альфа» и «Зета» показали, что осуществить управляемую термоядерную ДД-реакцию в токамаке невозможно. Кроме того, выяснилось, что плазма в токамаке находится в состоянии неупорядоченного движения, вызванного тем, что механические и электрические колебания у плазмы взаимосвязаны. Большая амплитуда колебаний плазмы, раскачка ее в камере токамака, свидетельствовала о том, что внешнее магнитное поле не является идеальным способом стабилизации плазмы.

Токамак в работе

 Однако Арцимович не решился прекращать исследования на токамаках, а принял решение перейти от ДД-реакции к ДТ-реакции, которая идет при более низкой температуре. Он продолжал выступать с докладами о перспективах развития термоядерной энергетики, рассказывал о неисчерпаемом источнике энергии, скрытом в мировом запасе дейтерия, и обещал запустить термоядерную электростанцию, если не в 1980 году, то, наверняка, до 2000 года.

 В 1961 году академик Б.П. Константинов записал для Арцимовича обращение «Почему термоядерная электростанция не будет построена ни в 1980, ни в 2000 году».

 Прежде всего, замена ДД-реакции на ДТ-реакцию – это блеф. Трития нет в природе, его нужно предварительно наделать в ядерных реакторах, затратив на это нейтроны деления. При ДТ-реакции энергию уносят быстрые нейтроны, разрушая и активизируя все на своем пути, - их нужно замедлить, размножить и использовать для получения трития или ядерного топлива.

 Первую, радиоактивную стенку камеры токамака придется дистанционно менять с помощью манипуляторов. Не решена проблема устойчивости плазмы – возможна ее гигантская раскачка с выбросом раскаленной плазмы на стенки, прожигом их и загрязнением окружающей среды, а количество радиоактивного трития в термоядерной электростанции будет измеряться сотнями килограммов.

 Нужно исследовать плазму, искать пути к осуществлению

ДД-реакции, а не рассказывать сказки о термоядерной электростанции на ДТ-реакции.

 В 1973 году умирает Л.А.Арцимович, и руководство исследованиями по управляемому термоядерному синтезу переходит к Е.П.Велихову. С комсомольским задором молодой академик приступает к выбиванию миллиарда рублей на строительство большого испытательного (демонстрационного) токамака – прототипа энергетического термоядерного реактора.

 В 1975 году академик Е.Велихов и Б.Кодомцев публикуют в газете «Правда» статью «Задача века. Пуск крупнейшей в мире экспериментальной установки «Токамак-10». В ней прямо говорилось: «Исследования по управляемому термоядерному синтезу вступают в новую фазу… можно ожидать решения этой проблемы на физическом уровне в течение ближайших пяти-шести лет… Тогда на конец этого века можно будет планировать начало создания термоядерной энергетики».

 Понимая, что промышленная термоядерная энергетика, основанная на ДТ-реакции, - это большой дутый пузырь, Министерство атомной энергетики отказывалось и отказывается  финансировать строительство демонстрационного токамака в России.

 Ученые ряда стран Европейского союза, США, России и Японии все-таки решают построить большой экспериментальный токамак ITER. В дальнейшем к этой коллаборации присоединились Канада, Китай, Казахстан и Южная Корея. ITER – громадная машина с тороидальной камерой сечением 30 на 40 м, со сверхпроводящими магнитами, охлаждаемыми жидким гелием. Для проектирования ITER сформированы четыре национальные команды и три проектных центра. На проектные работы выделено 1,5 миллиарда долларов. Ожил, в частности, наш научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В.Ефремова, расположенный на окраине Санкт-Петербурга.

 По предварительной оценке стоимость строительства ITER – 10 миллиардов долларов, продолжительность строительства более 20 лет.

 Научные задачи, которые ставятся перед токамаком ITER, весьма скромные: установить возможность самоподдерживающейся ДТ-реакции, разработать технологию

использования быстрых нейтронов для получения трития и урана-233, изучить колебания плазмы. По результатам этих экспериментов будет принято решение о строительстве следующего демонстрационного токамака или, скорее, о прекращении исследования ДТ-реакции. Не исключено, что на ITER будет изучаться другая реакция синтеза - Д3Не. Гелий-3 образуется при распаде трития, кроме того, им насыщена поверхность Луны.

 Жирный многомиллиардный грант вызвал новую склоку у коллаборантов – где строить ITER. В конце концов было принято решение строить ITER во Франции и завершить строительство к 2030 году!

 Улита едет, когда-то будет.

А.И.Егоров,

Ведущий научный сотрудник ПИЯФ РАН