Инженерия

"Проблема управляемого термоядерного синтеза будет непременно решена
как только у человечества возникнет в ней реальная потребность."
(Акад. Л.А. Арцимович)

Одна из наиболее "удобных" термоядерных реакций протекает в нагретом до высокой температуры (сотни миллионов градусов) тяжелом водороде — дейтерии. Этот водород содержится в обычной воде, и если подсчитать, сколько можно извлечь энергии из содержащегося в воде дейтерия, то окажется, что один литр воды имеет теплотворную способность примерно трехсот литров бензина. Ясно, что, научившись использовать эту реакцию, мы получим практически неисчерпаемый источник энергии. (вспоминается фильм "Кин-дза-дза" там воду на планете Плюк перегнали в топливо. S-F)



К сожалению, чистый дейтерий «горит» не очень хорошо. Гораздо более интенсивно протекает термоядерная реакция в смеси из дейтерия и трития — сверхтяжелого водорода. Трития в природе нет, но он легко может быть получен при помощи лития в том же термоядерном реакторе, в котором будет протекать реакция горения смеси дейтерия с тритием. Запасы «топлива» для электростанций с использованием этой реакции -тоже практически безграничны. Именно на овладение дейтериево-тритиевой реакцией, как наиболее легко «воспламеняющейся» и интенсивно протекающей, в настоящее время направлены основные усилия исследователей.

Кажется вероятным, что в будущих термоядерных реакторах реакция «горения» будет протекать либо сравнительно медленно и непрерывно, в виде своего рода ровного термоядерного «пламени», либо в виде повторяющихся взрывов умеренной мощности. Системы, где предполагается получение «пламени», называют стационарными, а системы, использующие серии взрывов, — импульсными. На путях создания импульсных систем в последнее время стали интенсивно разрабатываться подходы с использованием новых методов очень быстрого выделения в малых объемах большого количества энергии. Поставщиками энергии в этом случае могут быть лазеры, релятивистские электронные пучки или кумуляция, дающая возможность получения сверхсильных магнитных полей (миллионы гаусс) и сверхсильных давлений (миллионы атмосфер). Эти направления очень быстро развиваются и, судя по всему, имеют хорошие перспективы. Но в настоящее время они все же заметно отстают от традиционных направлений исследований, предполагающих стационарные, или квазистационарные (то есть. приближающиеся к стационарным), условия протекания реакции.

О трудностях:

Само понятие физической демонстрации реакции, то есть выделения в реакции синтеза таких количеств энергии, которые равны затратам на нагрев плазмы, носит довольно расплывчатый и условный характер. Здесь речь идет не о качественно новом физическом явлении, а скорее о некотором искусственном рубеже, который ставят себе физики. Соответственно и в развитии термоядерных исследований следует ожидать не резкого, а постепенного перехода от нынешнего физического этапа к инженерному и технологическому этапу. Просто по мере получения все более интенсивной реакции синтеза ядер на первый план будут выдвигаться технологические, а не физические проблемы. Поэтому уже сейчас физики стали разрабатывать планы строительства испытательных реакторов, то есть таких реакторов, где уже не нужно будет (или почти не нужно будет) исследовать физику явлений и главное внимание можно будет обратить на задачи конструирования промышленных установок, на технологические тонкости их работы, в частности на выбор материалов, изменение их свойств под действием излучения, температуры и других нагрузок.