Дорога к покорению термоядерного синтеза

Борис Марцинкевич

13 октября 2017 г. 20:12:58

Одна из научно-энер­ге­ти­че­ких тем, ко­то­рые время от вре­ме­ни ока­зы­ва­ют­ся на виду многих СМИ – тер­мо­ядер­ный синтез и новый ре­ши­тель­ный штурм, ко­то­рый пред­при­ни­ма­ет на­уч­ное со­об­ще­ство мно­же­ства стран на стро­я­щей­ся меж­ду­на­род­ной уста­нов­ке ITER.

Ко­неч­но, можно сразу начать рас­сказ о том, что да как про­ис­хо­дит во Фран­ции, кто именно что именно из обо­ру­до­ва­ния со­зда­ет, как идут дела на стро­и­тель­ной пло­щад­ке, сколь­ко раз по­вы­ша­лась смета и пе­ре­но­си­лись сроки, как ме­ня­лось ру­ко­вод­ство. Вот только смысла в такой спешке осо­бо­го нет, ведь до начала работы ITER еще больше десяти лет. Куда ра­зум­нее, нам ка­жет­ся, прой­тись по ис­то­рии о том, как ученые пришли к самой идее тер­мо­ядер­но­го син­те­за, как они на­учи­лись ею поль­зо­вать­ся, и только потом по­дой­ти к по­дроб­но­стям того, что про­ис­хо­дит с осво­е­ни­ем этой неве­ро­ят­но слож­ной тех­но­ло­гии в наше с вами время.

Линг­ви­сти­че­ский анализ фи­зи­че­ско­го тер­ми­на

Что такое этот самый «тер­мо­ядер­ный синтез»? Да­вай­те при­пом­ним рус­ский язык и про­ана­ли­зи­ру­ем эти два слова. Синтез – это со­еди­не­ние каких-то ма­лень­ких де­та­лей во что-то единое и боль­шое. В слож­ном слове «тер­мо­ядер­ный» – два корня, второй из них го­во­рит о том, что син­те­зи­ро­вать, со­еди­нять мы со­би­ра­ем­ся из ма­лень­ких атом­ных ядер какие-то боль­шие ядра. «Термо» – значит, синтез этот как-то связан с тем­пе­ра­ту­рой, но тут, на первый взгляд, тол­ко­ва­ние может быть уже дво­я­ким: то ли в ре­зуль­та­те син­те­за вы­де­лит­ся тем­пе­ра­ту­ра, то ли тем­пе­ра­ту­ра нужна для осу­ществ­ле­ния син­те­за. Судя по мно­го­чис­лен­ным бе­се­дам с «ли­ри­ка­ми» по об­ра­зо­ва­нию, вот эта двой­ствен­ность тол­ко­ва­ния – при­чи­на того, что дальше в эту тему они уже и не идут.

«От одной тер­ми­но­ло­гии туман в голове, от­стань­те!»

И «физики» уве­рен­но за­ди­ра­ют нос – вот мы какие умные, мудрые, весь прочий мир нас даже понять не спо­со­бен. Здо­ро­во, ко­неч­но, только за­кан­чи­ва­ет­ся такое за­знай­ство тем, что денег на экс­пе­ри­мен­ты у пра­ви­тель­ства не вы­про­сить. Так что ва­ри­ан­тов нет, надо по­бо­роть тер­мо­ядер­ную без­гра­мот­ность!

Что такое энер­гия ядер­ная, по­ко­рив­ша­я­ся воле че­ло­ве­ка, дающая нам элек­тро­энер­гию на АЭС, мы при­бли­зи­тель­но помним. В ре­зуль­та­те ре­ак­ции ядер­но­го де­ле­ния атом урана-235 рас­па­да­ет­ся на оскол­ки, при этом вес всех оскол­ков, вместе взятых, меньше, чем вес из­на­чаль­но­го ядра. Эта раз­ни­ца масс пре­вра­ща­ет­ся в чистую энер­гию, ко­то­рую ученые взяли под свой кон­троль всем нам на пользу. Масса пе­ре­хо­дит в энер­гию – так ре­а­ли­зу­ет­ся зна­ме­ни­тая фор­му­ла Эйн­штей­на.

Е = mc2

В данном случае бу­ков­ка m обо­зна­ча­ет раз­ни­цу между мас­са­ми оскол­ков и массой ма­те­рин­ско­го ядра. Помним мы и о том, что для старта ре­ак­ции де­ле­ния на ядро урана должен «на­ле­теть» ней­трон – мас­сив­ная ча­сти­ца, не име­ю­щая элек­три­че­ско­го заряда. Элек­три­че­ская ней­траль­ность ней­тро­на поз­во­ля­ет ему «не за­ме­чать» облака от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ных элек­тро­нов, и мчать­ся к за­дан­ной цели – к ядру атома урана. Удар – и про­цесс пошел, новые сво­бод­ные ней­тро­ны, об­ра­зу­ю­щи­е­ся в ре­зуль­та­те де­ле­ния, делят новые и новые ядра, вы­сво­бож­дая все новые порции энер­гии. Энер­гии этой в сотни, в тысячи раз больше, чем при го­ре­нии любого вида топ­ли­ва, ядер­ные ре­ак­ции мно­го­крат­но мощнее ре­ак­ций хи­ми­че­ских.

Шарль Огю­стен де Кулон (Фран­ция)

Откуда бе­рет­ся такое ко­ли­че­ство энер­гии? При­пом­ним, из каких частиц со­сто­ит ядро любого хи­ми­че­ско­го эле­мен­та. Ядро – это ней­тро­ны и про­то­ны, дер­жа­щи­е­ся вместе «не об­ра­ща­ют вни­ма­ния» на то, что у всех про­то­нов оди­на­ко­вый (по­ло­жи­тель­ный) элек­три­че­ский заряд. Силы от­тал­ки­ва­ния, воз­ни­ка­ю­щие между ча­сти­ца­ми с оди­на­ко­вы­ми по знаку («плюс» или «минус») элек­три­че­ски­ми за­ря­да­ми в ядер­ной физике на­зы­ва­ют для крат­ко­сти ку­ло­нов­ски­ми – в честь Шарля Огю­сте­на де Кулона, фран­цуз­ско­го ис­сле­до­ва­те­ля XVIII века, впер­вые сфор­му­ли­ро­вав­ше­го закон вза­и­мо­дей­ствия элек­три­че­ских за­ря­дов и маг­нит­ных по­лю­сов.

Вза­и­мо­дей­ствие между ча­сти­ца­ми ядра, пре­одо­ле­ва­ю­щее мощь ку­ло­нов­ско­го вза­и­мо­дей­ствия, фи­зи­ка­ми так и на­зва­но – силь­ное. Оно мно­го­крат­но мощнее, чем ку­ло­нов­ское, да вот только одна беда – уж очень оно ко­рот­ко­дей­ству­ю­щее, «вклю­ча­ет­ся» только тогда, когда рас­сто­я­ние между нук­ло­на­ми (так на­зы­ва­ют­ся ча­сти­цы, участ­ву­ю­щие в силь­ном вза­и­мо­дей­ствии, к ним от­но­сят­ся и про­то­ны, и ней­тро­ны) ста­но­вит­ся по­ряд­ка 10 в «минус две­на­дца­той» мил­ли­мет­ра. Как только рас­сто­я­ние ста­но­вит­ся больше, в дело всту­па­ет ку­ло­нов­ское от­тал­ки­ва­ние – именно бла­го­да­ря ему оскол­ки де­ле­ния урана раз­ле­та­ют­ся в разные сто­ро­ны. Энер­гия силь­но­го вза­и­мо­дей­ствия, удер­жи­ва­ю­щая про­то­ны и ней­тро­ны ядра атома урана, ста­но­вит­ся «ненуж­ной», но она не может ис­чез­нуть бес­след­но, она бук­валь­но «вы­плес­ки­ва­ет­ся наружу», уско­ряя разлет оскол­ков на­мно­го зна­чи­тель­нее, чем ку­ло­нов­ское от­тал­ки­ва­ние, эту энер­гию физики и на­учи­лись пре­вра­щать в нагрев теп­ло­но­си­те­ля, из­вле­кая из ядер­ной энер­гии со­вер­шен­но кон­крет­ную, прак­ти­че­скую пользу.

То же самое, только на­о­бо­рот, про­ис­хо­дит в случае син­те­за, то есть об­ра­зо­ва­ния тя­же­ло­го ядра из несколь­ких легких – как только рас­сто­я­ние между нук­ло­на­ми ста­но­вит­ся меньше тех самых 10-12 мм, про­то­ны «за­бы­ва­ют» о своем элек­три­че­ском знаке и со­еди­ня­ют­ся друг с другом в ядро нового эле­мен­та. Вот эту ве­ли­чи­ну, 10-12 мм, физики на­зы­ва­ют «ку­ло­нов­ским ба­рье­ром» – при рас­сто­я­ни­ях боль­ших него «глав­ным» ста­но­вит­ся элек­три­че­ское от­тал­ки­ва­ние, при рас­сто­я­ни­ях мень­ших его ку­ло­нов­ское от­тал­ки­ва­ние «от­клю­ча­ет­ся», и в дело всту­па­ет силь­ное вза­и­мо­дей­ствие. Все, что для этого нужно – до­бить­ся такой ско­ро­сти дви­же­ния нук­ло­нов, ко­то­рая поз­во­лит пре­одо­леть ку­ло­нов­ский барьер. Для набора ско­ро­сти нуклон должен иметь из­ряд­ную порцию энер­гии, а в ядер­ной физике энер­гия и тепло – одно и то же. Значит:

«тер­мо­ядер­ный синтез» – это про­цесс об­ра­зо­ва­ния слож­ных атом­ных ядер из легких, по­лу­чив­ших такое ко­ли­че­ство тепла (энер­гии), ко­то­рое поз­во­ля­ет им пре­одо­леть ку­ло­нов­ский барьер.

Вот и вся слож­ность на­зва­ния – нет в нем ни­ка­кой дву­смыс­лен­но­сти. Хочешь до­бить­ся начала про­цес­са ядер­но­го син­те­за – изволь обес­пе­чить нук­ло­нам, ко­то­рые должны участ­во­вать в этом про­цес­се, ми­ни­маль­но необ­хо­ди­мую порцию тепла/энер­гии. Ну и, ра­зу­ме­ет­ся, обес­печь изо­ля­цию кон­струк­ции, в ко­то­рой все это будет про­ис­хо­дить, от внеш­не­го про­стран­ства – изо­ли­руй, не дай ядрам легких эле­мен­тов раз­ле­теть­ся в разные сто­ро­ны.

Ядро Солнца – гран­ди­оз­ная фи­зи­че­ская ла­бо­ра­то­рия

Кроме тем­пе­ра­ту­ры, си­сте­ме, где мы хотим ор­га­ни­зо­вать тер­мо­ядер­ный синтез, тре­бу­ет­ся еще и вы­со­кое дав­ле­ние, де­ла­ю­щее невоз­мож­ным разлет ядер легких эле­мен­тов. Тем­пе­ра­ту­ра и дав­ле­ние – вот то, что спо­соб­но «зажечь» ре­ак­цию тер­мо­ядер­но­го син­те­за. Как видите, во всех рас­суж­де­ни­ях ничего неве­ро­ят­но слож­но­го нет, нам вполне хва­ти­ло самой обыч­ной логики.

Та же про­стая жи­тей­ская логика поз­во­ля­ет от­ве­тить и на сле­ду­ю­щий вопрос – ядра каких атомов легче всего за­ста­вить участ­во­вать в про­цес­се тер­мо­ядер­но­го син­те­за? Чем меньше элек­три­че­ский заряд – тем меньше про­блем с пре­одо­ле­ни­ем ку­ло­нов­ско­го ба­рье­ра. Хи­ми­че­ский эле­мент, в ядре ко­то­ро­го ровно один протон – это во­до­род, эле­мент №1 в пе­ри­о­ди­че­ской таб­ли­це Мен­де­ле­е­ва, то есть именно у ядра во­до­ро­да и есть ми­ни­маль­ный элек­три­че­ский заряд.

Однако все наши раз­мыш­ле­ния, со­гла­си­тесь, были сугубо тео­ре­ти­че­ски­ми, а физика – наука, при­вык­шая все теории про­ве­рять при помощи экс­пе­ри­мен­тов. Воз­мож­но ли ор­га­ни­зо­вать про­цесс тер­мо­ядер­но­го син­те­за, осу­ществ­ля­ет­ся ли он уже где-то в при­ро­де? На пла­не­те Земля об­на­ру­жить его пока не уда­ва­лось, по­это­му физики решили задать вопрос аст­ро­но­мам: ребята, вы в своих на­блю­де­ни­ях за Все­лен­ной ничего по­доб­но­го не видели?

Ответ был готов, по­сколь­ку в 1938 году аст­ро­но­мы (если уж совсем точно – аст­ро­фи­зи­ки) смогли, на­ко­нец, от­ве­тить на «дет­ский» вопрос – за счет чего светит и греет сол­ныш­ко. Если смот­реть на Солнце гла­за­ми физика, то вы­гля­дит оно сле­ду­ю­щим об­ра­зом. Это шар диа­мет­ром 1,4 мил­ли­о­на ки­ло­мет­ров (в 109 раз больше диа­мет­ра Земли), ве­ся­щий 2*1027тонны (333’000 масс нашей пла­не­ты), ко­то­рый на 73,4% со­сто­ит из во­до­ро­да и на 24,9% – из гелия.

Стро­е­ние Солнца, Рис.: sila.​narod.​ru

Гелий «на­ра­ба­ты­ва­ет­ся» в ядре Солнца именно из во­до­ро­да, по­сколь­ку усло­вия для этого вполне под­хо­дя­щие. Вполне при­лич­ная тем­пе­ра­ту­ра – 15,6 мил­ли­о­на гра­ду­сов, непло­хое дав­ле­ние – по­ряд­ка 250 мил­ли­ар­дов ат­мо­сфер. Дав­ле­ние и тем­пе­ра­ту­ра в ядре Солнца обес­пе­че­ны силой гра­ви­та­ции, ве­ли­чи­ну ко­то­рой можно понять, срав­нив зна­че­ния второй кос­ми­че­ской ско­ро­сти (ско­рость, ко­то­рую должно иметь любое тело для того, чтобы по­ки­нуть центр при­тя­же­ния) для Земли и для нашей звезды. Если для того, чтобы «сбе­жать» с Земли, до­ста­точ­но разо­гнать­ся до 11 ки­ло­мет­ров в се­кун­ду, то для того, чтобы рас­стать­ся с Солн­цем, тре­бу­ют­ся 618 ки­ло­мет­ров в се­кун­ду или 55 «земных» вторых кос­ми­че­ских ско­ро­стей. В общем, тем­пе­ра­ту­ры и дав­ле­ния в ядре нашего с вами жел­то­го кар­ли­ка вполне до­ста­точ­но, чтобы ядра во­до­ро­да сли­ва­лись в ядра гелия.

Плазма – чет­вер­тое аг­ре­гат­ное со­сто­я­ние ве­ще­ства

Необ­хо­ди­мо от­ме­тить, что при таких тем­пе­ра­ту­рах и дав­ле­нии во­до­род су­ще­ству­ет только в форме вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ной плазмы – в чет­вер­том аг­ре­гат­ном со­сто­я­нии ве­ще­ства. Три нам хорошо из­вест­ны — твер­дое, жидкое и га­зо­об­раз­ное. Плазма в случае ядра Солнца — это пол­но­стью иони­зи­ро­ван­ный во­до­род, у атомов ко­то­ро­го на­чи­сто «обо­дра­ны» все их элек­тро­ны. Весьма грубо по­лу­ча­ет­ся ядра атомов — от­дель­но, элек­тро­ны — от­дель­но. Если рас­смат­ри­вать плазму «со сто­ро­ны», то она элек­три­че­ски ней­траль­на, ведь ко­ли­че­ство сво­бод­ных элек­тро­нов строго равно ко­ли­че­ству сво­бод­ных про­то­нов.

Фи­зи­че­ские со­сто­я­ния ве­ще­ства, Рис.: spacegid.com

Но эта ней­траль­ность не на­сто­я­щая, это ква­зи­нетй­раль­ность — ведь на мик­ро­уровне мы имеем дело сразу с двумя газами, газом элек­тро­нов и газом про­то­нов. По­сколь­ку элек­тро­ны и про­то­ны пе­ре­ме­ща­ют­ся в плазме крайне ха­о­тич­но, время от вре­ме­ни в одном участ­ке плаз­мен­но­го объема воз­ни­ка­ет из­бы­ток от­ри­ца­тель­но­го заряда, а в про­ти­во­по­лож­ном ему, само собой, со­зда­ет­ся из­бы­ток заряда по­ло­жи­тель­но­го. Такие ло­каль­ные из­быт­ки элек­три­че­ских за­ря­дов внутри плазмы могут воз­ни­кать и в более слож­ных кон­фи­гу­ра­ци­ях, но для по­ни­ма­ния сути до­ста­точ­но при­смот­реть­ся к паре из­бы­точ­ных об­ла­стей.

Ква­зи­ней­траль­ность служит при­чи­ной такого ин­те­рес­но­го яв­ле­ния, как ко­ле­ба­ния плазмы, ко­то­рые, вообще-то, при­ня­то опи­сы­вать с ис­поль­зо­ва­ни­ем весьма слож­ных ма­те­ма­ти­че­ских формул. Но по­гру­жать­ся в пучины диф­фе­рен­ци­аль­но­го и ин­те­граль­но­го ис­чис­ле­ния вовсе нет нужды, вполне до­ста­точ­но его ве­ли­че­ства Здра­во­го Смысла.

До­пу­стим, из-за ха­о­тич­но­сти пе­ре­ме­ще­ния элек­тро­нов и про­то­нов в каком-то месте объема плазмы об­ра­зо­ва­лись из­бы­точ­ные кон­цен­тра­ции от­ри­ца­тель­но­го и по­ло­жи­тель­но­го за­ря­дов. Между этими об­ла­стя­ми тут же воз­ни­ка­ет вза­им­ное элек­три­че­ское при­тя­же­ние, и «толпы» элек­тро­нов и про­то­нов по­не­сут­ся нав­стре­чу друг другу. По­нес­лись и встре­ти­лись, но мгно­вен­но-то они оста­но­вить­ся не могут! Они по инер­ции про­бе­гут немно­го дальше, в ре­зуль­та­те чего снова об­ра­зу­ют­ся по­ло­жи­тель­но и от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ные об­ла­сти, ко­то­рые теперь по­не­сут­ся уже в об­рат­ном на­прав­ле­нии, чтобы снова по инер­ции про­ско­чить дальше места встре­чи… Такие ко­ле­ба­ния в плазме до­ста­точ­но устой­чи­вы, по­это­му ча­сто­та ко­ле­ба­ний плазмы яв­ля­ет­ся ее весьма су­ще­ствен­ной ха­рак­те­ри­сти­кой. На­при­мер, плаз­мен­ная ча­сто­та, то есть сред­нее время между столк­но­ве­ни­я­ми частиц должна быть на­мно­го больше ча­сто­ты ко­ле­ба­ний плазмы. Только при со­блю­де­нии этого кри­те­рия плазма оста­ет­ся плаз­мой, только в этом случае элек­тро­ди­на­ми­че­ские свой­ства плазмы пре­об­ла­да­ют над ки­не­ти­че­ски­ми.

Плазма на Солнце, Фото: publicbroadcasting.ne

И есть еще один момент, еще один термин, про ко­то­рый нам при­дет­ся не еди­нож­ды вспо­ми­нать – так на­зы­ва­е­мый «де­ба­ев­ский радиус». Это рас­сто­я­ние, на ко­то­рое рас­про­стра­ня­ет­ся дей­ствие элек­три­че­ско­го поля от­дель­но­го заряда в со­ста­ве плазмы. В плазме в сфере ра­ди­у­сом Дебая на­хо­дит­ся такое число других за­ря­жен­ных частиц, что их хва­та­ет для воз­ник­но­ве­ния кол­лек­тив­ных эф­фек­тов. Вот то, что мы только что опи­сы­ва­ли: в одном «углу» объема плазмы на­кап­ли­ва­ет­ся от­ри­ца­тель­ный заряд, а в другом со­би­ра­ют­ся ча­сти­цы с за­ря­дом по­ло­жи­тель­ным – ти­пич­ное про­яв­ле­ние именно кол­лек­тив­но­го эф­фек­та. Теперь просто вчи­та­ем­ся в на­пи­сан­ное: в пре­де­лах ра­ди­у­са Дебая должно на­хо­дить­ся мно­же­ство частиц, или, дру­ги­ми сло­ва­ми, в пре­де­лах дей­ствия одного элек­тро­на или одного про­то­на должно на­хо­дить­ся много элек­тро­нов или про­то­нов. Но заряд элек­тро­на – это ведь всего-на­все­го 1,6 х 10-19 кулона: нуль, за­пя­тая, еще 18 нулей и только потом цифры 1 и 6, то есть совсем уж мик­ро­ско­пи­че­ская ве­ли­чи­на.

По­нят­но без всяких формул, что у такого кро­шеч­но­го заряда и де­ба­ев­ский радиус очень мал! И вот в этом ма­лень­ком «шарике» должно на­хо­дить­ся мно­же­ство частиц, то есть плазма должна быть до­ста­точ­но плот­ной, что, соб­ствен­но говоря, в ядре Солнца и имеет место быть, в силу огром­но­сти гра­ви­та­ци­он­но­го поля нашей звезды. Про­стая логика при­ве­ла нас к очень се­рьез­но­му выводу:

для со­зда­ния устой­чи­вой плазмы нужны не только вы­со­кие тем­пе­ра­ту­ра и дав­ле­ние, но еще и плот­ность, «давить» надо боль­шое ко­ли­че­ство иони­зи­ро­ван­ных ионов.

И по­след­нее из су­ще­ствен­ных свойств плазмы – де­ба­ев­ский радиус должен быть на­мно­го меньше ли­ней­ных раз­ме­ров объема, за­ни­ма­е­мо­го плаз­мой. Тогда вза­и­мо­дей­ствия, про­ис­хо­дя­щие внутри плазмы на­мно­го более зна­чи­тель­ны, чем те, что име­ют­ся на ее по­верх­но­сти. Плазма – «вещь в себе» и все, что про­ис­хо­дит вне ее, для нее осо­бо­го зна­че­ния не имеет. Три кри­те­рия – плот­ность, при­о­ри­тет внут­рен­них вза­и­мо­дей­ствий, плаз­мен­ная ча­сто­та, на­мно­го пре­вос­хо­дя­щая ча­сто­ту плаз­мен­ных ко­ле­ба­ний – при­дет­ся пом­нить по­сто­ян­но, когда речь дойдет до рас­ска­за о по­пыт­ках ре­а­ли­за­ции управ­ле­ния тер­мо­ядер­ной ре­ак­ци­ей в земных усло­ви­ях.

В от­ли­чие от на­сто­я­ще­го газа, плазма об­ла­да­ет очень вы­со­кой элек­тро­про­во­ди­мо­стью — как и в ме­тал­лах, в плазме полным-полно сво­бод­ных элек­тро­нов, ко­то­рые могут пе­ре­ме­щать­ся по всему объему, за­ни­ма­е­мо­му плаз­мой. Со­от­вет­ствен­но, плазма, в от­ли­чие от газов, вза­и­мо­дей­ству­ет с элек­три­че­ски­ми и маг­нит­ны­ми полями — к этому ее ка­че­ству мы еще не еди­нож­ды вер­нем­ся. Под­вер­жен­ность плазмы воз­дей­ствию маг­нит­ных полей при­во­дит к по­яв­ле­нию таких яв­ле­ний, как об­ра­зо­ва­ние ни­те­вид­ных струк­тур, слоев, струй и мно­же­ству других, еще более слож­ных объ­ек­тов. Об­ра­ти­те вни­ма­ние — все эти слож­но­сти в плазме воз­ни­ка­ют сами по себе, ее по­ве­де­ние очень ха­о­тич­но, и только огром­ный объем сол­неч­но­го ядра делает весь этот хаос не име­ю­щим боль­шо­го зна­че­ния. Радиус ядра Солнца — при­мер­но 150-175 тысяч ки­ло­мет­ров, объем — от 14 до 22 тысяч мил­ли­ар­дов ку­би­че­ских ки­ло­мет­ров. Ни­ка­кие ко­ле­ба­ния плазмы, ни­ка­кие слож­но­сти из-за маг­нит­ных полей не мешают глав­но­му про­цес­су, ко­то­рый, соб­ствен­но, делает звезду звез­дой — тер­мо­ядер­но­му син­те­зу, сли­я­нию ядер во­до­ро­да в ядро гелия.

Как шар газа ста­но­вит­ся звез­дой

Про­ис­хо­дит это сли­я­ние в несколь­ко этапов, без особой спешки – ве­ро­ят­ность це­поч­ки пре­вра­ще­ний не велика, но при на­ли­чии по­лу­то­ра мил­ли­ар­да мил­ли­ар­дов мил­ли­ар­дов тонн во­до­ро­да то­ро­пить­ся особо некуда… Вна­ча­ле должны суметь столк­нуть­ся два про­то­на с энер­ги­я­ми, ко­то­рых хва­та­ет для пре­одо­ле­ния ку­ло­нов­ско­го ба­рье­ра, об­ра­зуя дей­трон. «Лишнюю» энер­гию на этом этапе уносят по­зи­трон и элек­трон­ное ней­три­но. Сле­ду­ю­щий этап – сли­я­ние об­ра­зо­вав­ше­го­ся на первом этапе дей­тро­на и еще одного про­то­на с об­ра­зо­ва­ни­ем изо­то­па гелий-3, затем, уже на тре­тьем этапе, сли­ва­ют­ся два атома гелия-3, об­ра­зуя «ко­неч­ный про­дукт» – при­выч­ный нам гелий-4, с ко­то­рым мы встре­ча­ем­ся на Земле не так уж и редко. На по­след­ней стадии сво­бод­ны­ми оста­ют­ся два про­то­на, ко­то­рые раз­ле­та­ют­ся в разные сто­ро­ны. Эта по­сле­до­ва­тель­ность тер­мо­ядер­ных ре­ак­ций на­зва­на фи­зи­ка­ми «протон-про­тон­ным циклом», что вполне ло­гич­но – начало цикла обес­пе­чи­ва­ют именно про­то­ны.

Протон-про­тон­ный цикл, Рис.: wikipedia.org

Несмот­ря на малую ве­ро­ят­ность такой це­поч­ки пре­вра­ще­ний, каждую се­кун­ду в ядре нашей звезды в из­лу­че­ние пре­вра­ща­ет­ся 4,26 млн тонн сол­неч­но­го ве­ще­ства. Этого вполне до­ста­точ­но, чтобы днем нам было светло и тепло, а за ночь земная по­верх­ность не пре­вра­ща­лась в ле­дя­ную пу­сты­ню. Много это или мало — четыре с лишним мил­ли­о­на тонн сол­неч­но­го ве­ще­ства в се­кун­ду прочь? Вполне до­ста­точ­но на 5-6 мил­ли­ар­дов лет, так что в запасе у че­ло­ве­че­ства оста­ет­ся мил­ли­ард пя­ти­ле­ток для того, чтобы либо со­здать себе новую звезду и сколь­ко-то планет при ней, либо найти под­хо­дя­щую звезд­но-пла­не­тар­ную си­сте­му и способ пе­ре­ме­стить­ся на новое место жи­тель­ства. По­стро­ить с мил­ли­ард звез­до­ле­тов, с борта ко­то­рых нашим по­том­ки и про­кри­чат хором «По­еха­ли!». Но это все будет сильно позже, нам с вами по этому поводу можно только фу­ту­ри­сти­че­ские книги со­чи­нять

Впро­чем, это мы с вами уже на­чи­на­ем ухо­дить в другую сто­ро­ну, да­вай­те-ка вер­нем­ся. Физики по­лу­чи­ли ис­чер­пы­ва­ю­щий ответ на свой вопрос — тер­мо­ядер­ная ре­ак­ция в при­ро­де не только воз­мож­на, она идет в недрах звезд. В прин­ци­пе, можно было смело при­сту­пать к ор­га­ни­за­ции экс­пе­ри­мен­та — со­брать пару мил­ли­ар­дов мил­ли­ар­дов тонн во­до­ро­да, как сле­ду­ет сжать это облако, а дальше все бы пошло по уже из­вест­ной схеме. Ну, надо было бы только немно­го по­до­ждать – удач­ный удар двух про­то­нов слу­ча­ет­ся не часто, для одного дуэта при­бли­зи­тель­но раз в сто мил­ли­о­нов лет.

В общем, пер­спек­ти­ва по­вто­рять в экс­пе­ри­мен­те усло­вия, ца­ря­щие в недрах сол­неч­но­го ядра, при­ли­ва эн­ту­зи­аз­ма у фи­зи­ков не вы­зва­ла, но и руки они не опу­сти­ли.

В дело всту­па­ют химики

На­деж­ды фи­зи­ков, ко­то­рые не умерли после зу­бо­дро­би­тель­но­го ответа аст­ро­фи­зи­ков, были свя­за­ны с от­кры­тым в 1932 дей­те­ри­ем – тя­же­лым изо­то­пом во­до­ро­да, в ко­то­ром оди­но­кий протон в его ядре умуд­ря­ет­ся при­со­се­дить к себе ней­трон. Дей­те­рий был открыт в самом конце 1931 года аме­ри­кан­ским хи­ми­ком Га­роль­дом Юри, ко­то­рый и от­хва­тил за это в 1934 году Но­бе­лев­скую премию по своей дис­ци­плине. Прошло всего три года, и в 1934 ан­гли­чане Эрнест Ре­зер­форд, Маркус Оли­фант и Пауль Хартек от­кры­ли еще более тя­же­лый изотоп во­до­ро­да – тритий, в ко­то­ром ядро со­сто­ит уже из про­то­на и двух ней­тро­нов. Дей­те­рий и тритий в мик­ро­ско­пи­че­ских ко­ли­че­ствах со­дер­жат­ся в любой воде на нашей пла­не­те, вот только со­брать-скон­цен­три­ро­вать хотя бы мало-маль­ски при­лич­ное ко­ли­че­ство очень сложно и очень за­трат­но. К при­ме­ру, се­бе­сто­и­мость со­зда­ния 1 кг трития – 30 мил­ли­о­нов дол­ла­ров.

Но речь сейчас не о слож­но­стях про­из­вод­ства, а о том, какую пользу можно по­лу­чить от тя­же­лых изо­то­пов во­до­ро­да для ре­а­ли­за­ции тер­мо­ядер­но­го син­те­за. Если от­бро­сить вся­че­ские кван­то­вые слож­но­сти, то все тот же Здра­вый Смысл под­ска­зы­ва­ет – ве­ро­ят­ность удач­но­го столк­но­ве­ния таких изо­то­пов для начала син­те­за на­мно­го больше, чем ве­ро­ят­ность ре­а­ли­за­ции протон-про­тон­но­го цикла. Ней­трон имеет прак­ти­че­ски такой же размер, как и протон, потому ядра дей­те­рия и трития просто больше – потому и удача будет со­пут­ство­вать на­мно­го чаще. Физики-тео­ре­ти­ки рас­счи­та­ли дей­те­рий-дей­те­ри­е­вую тер­мо­ядер­ную ре­ак­цию – она дей­стви­тель­но на­мно­го более ве­ро­ят­на, чем ре­ак­ция, в ко­то­рой участ­ву­ют только ядра во­до­ро­да, да и тем­пе­ра­ту­ра для сли­я­ния ядер дей­те­рия и трития в ядро гелия-4 тре­бу­ет­ся неболь­шая – всего-то 100-150 мил­ли­о­нов гра­ду­сов. «Всего-то» звучит, как на­смеш­ка над здра­вым смыс­лом, но именно она поз­во­ля­ет об­хо­дить­ся для цепной ре­ак­ции син­те­за счи­тан­ны­ми грам­ма­ми дей­те­рия и трития, забыв о мил­ли­ар­дах тонн.

Вот клас­си­че­ский ри­су­нок, по­яс­ня­ю­щий, как вы­гля­дит тер­мо­ядер­ная ре­ак­ция син­те­за дей­те­рия и трития, без ко­то­рой, судя по всему, не об­хо­дит­ся ни одна статья на эту тему:

Ос­нов­ную порцию энер­гии, вы­сво­бо­див­шей­ся в ре­зуль­та­те силь­но­го вза­и­мо­дей­ствия, уносит с собой ней­трон. Энер­гия и ско­рость, теп­ло­та и ско­рость для ядер­ной физики – одно и то же. Мы не раз за­во­ди­ли речь о ре­ак­то­рах на быст­рых ней­тро­нах, в ак­тив­ной зоне ко­то­рых но­сят­ся ней­тро­ны с энер­ги­ей по­ряд­ка 100 тысяч элек­трон-вольт, а в случае ре­ак­ции тер­мо­ядер­но­го син­те­за ней­трон мчится в 14 раз быст­рее. Кстати, одна из наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ных ошибок при опи­са­нии ги­по­те­ти­че­ских тер­мо­ядер­ных элек­тро­стан­ций – рас­сказ о том, что тер­мо­ядер­ные ре­ак­то­ры не спо­соб­ны при­не­сти ни­ка­ко­го вреда, что в ре­зуль­та­те их функ­ци­о­ни­ро­ва­ния нет ни­ка­ких вред­ных от­хо­дов. Ней­тро­ны с такой энер­ги­ей опасны, причем опасны смер­тель­но – если, ко­неч­но, не суметь их оста­но­вить, ак­ку­рат­но «сняв» с них энер­гию для ис­поль­зо­ва­ния себе во благо.

Теория по­лу­ча­ет шанс стать прак­ти­кой

Итак, что име­лось к концу 30-х годов ми­нув­ше­го сто­ле­тия в едва на­ме­тив­шем­ся новом на­прав­ле­нии физики – физики тер­мо­ядер­ных ре­ак­ций? Наи­бо­лее ве­ро­ят­ная, на­и­ме­нее энер­го­за­трат­ная тер­мо­ядер­ная ре­ак­ция – ре­ак­ция сли­я­ния ядер дей­те­рия и трития в ядро гелия-4. Тем­пе­ра­ту­ра ре­ак­ции за­да­ет­ся фи­зи­кой про­цес­са, для про­те­ка­ния ре­ак­ции тре­бу­ет­ся около 100 мил­ли­о­нов гра­ду­сов. Дей­те­рий и тритий уже умели по­лу­чать, вот только энер­гии на их про­из­вод­ство ухо­ди­ло огром­ное ко­ли­че­ство – сле­до­ва­тель­но, любые экс­пе­ри­мен­ты тре­бо­ва­ли огром­ных денег. На­вер­ное, ни­ка­ко­го про­дол­же­ния все это тео­ре­ти­зи­ро­ва­ние не по­лу­ча­ло бы еще очень долгое время, физики про­дол­жа­ли бы «ба­ло­вать­ся» на все­воз­мож­ных уско­ри­те­лях, при­об­ре­тая ин­фор­ма­цию кро­шеч­ны­ми пор­ци­я­ми. Но все из­ме­ни­лось ранней осенью 1939 года, с на­ча­лом Второй Ми­ро­вой войны. О том, как в разных стра­нах ученые-физики од­но­вре­мен­но дви­ну­лись вперед по пути со­зда­ния атом­ной бомбы, мы уже рас­ска­зы­ва­ли, но Ман­х­эт­тен­ский проект – это не только бомба атом­ная, но и бомба тер­мо­ядер­ная.

В ис­то­рии по­яв­ле­ния тер­мо­ядер­ной бомбы в США уди­ви­тель­ным об­ра­зом пе­ре­пле­лись судьбы очень разных людей и слу­чай­ных об­сто­я­тельств. В ука­зан­ной статье мы упо­ми­на­ли о Эд­вар­де Тел­ле­ре, вен­гер­ском физике ев­рей­ско­го про­ис­хож­де­ния, вы­нуж­ден­но эми­гри­ро­вав­шем в США. Он был одним из ини­ци­а­то­ров об­ра­ще­ния за по­мо­щью к Аль­бер­ту Эйн­штей­ну, ко­то­рая была необ­хо­ди­ма для при­вле­че­ния вни­ма­ния пре­зи­ден­та Ру­звель­та к раз­ви­тию гер­ман­ско­го атом­но­го про­ек­та. За­дум­ка Лео Си­лар­да и Эд­вар­да Тел­ле­ра сра­бо­та­ла на все 100%, через совсем неболь­шое время начал свою жизнь проект «Ман­х­эт­тен». Его участ­ни­ки были осве­дом­ле­ны о роли Тел­ле­ра, да вот только ему самому места в про­ек­те просто не могли найти. Да, та­лант­лив, да, хорошо осве­дом­лен, но мест – нет. Сам Эдвард, как он потом при­зна­вал­ся, по­до­зре­вал, что про­бле­ма в уровне сек­рет­но­сти и в том, что его семья на­хо­дит­ся в глу­бо­ком тылу врага, по­это­му даже его аме­ри­кан­ское граж­дан­ство не могло сло­мить по­до­зри­тель­ность ФБР. В его судьбу вме­шал­ся Оп­пен­гей­мер, и Теллер по­лу­чил воз­мож­ность при­со­еди­нить­ся к кол­ле­гам, но к тому вре­ме­ни вся работа была по­де­ле­на на от­дель­ные сек­то­ра, спе­ци­а­ли­сты уже на­ме­ти­ли планы своей работы, и Теллер, грубо говоря, на­по­ми­нал м-м-м… цветок в про­ру­би. Все его знали и ува­жа­ли, но куда его при­стро­ить, никто при­ду­мать какое-то время не мог. И вот тогда Теллер про­явил соб­ствен­ную ини­ци­а­ти­ву – стал за­ни­мать­ся по­сле­до­ва­тель­ным раз­ви­ти­ем идеи Ферми, ко­то­рую тот вы­ска­зал вслух в част­ной беседе. Идея была, с пер­во­го взгля­да, про­стой и неза­тей­ли­вой – про­ве­рить, будет ли до­ста­точ­но тем­пе­ра­ту­ры, об­ра­зу­ю­щей­ся при взрыве атом­ной бомбы, до­ста­точ­но для того, чтобы ини­ци­и­ро­вать ре­ак­цию син­те­за дей­те­рия, нужное ко­ли­че­ство ко­то­ро­го можно раз­ме­стить как можно ближе к центру де­то­на­ции. Как-никак – 400 мил­ли­о­нов гра­ду­сов, надо только ухит­рить­ся «пе­ре­ки­нуть» всю эту энер­гию дей­те­рию.

Эдвард Теллер (США)

Надо отдать долж­ное Тел­ле­ру – работу он начал с того, что по­пы­тал­ся до­ка­зать невоз­мож­ность со­зда­ния этого. Да, это был бунт против Ферми – для до­ста­точ­но мо­ло­до­го уче­но­го Эд­вар­да Тел­ле­ра весьма смелый шаг. Найдя в со­ста­ве группы фи­зи­ков «Ман­х­эт­те­на» еще одного не очень сильно за­ня­то­го джентль­ме­на – Эмиля Ко­но­пин­ски, Теллер при­сту­пил к опро­вер­же­нию идеи Ферми, но ре­зуль­тат ока­зал­ся прямо про­ти­во­по­лож­ным. На каждое пре­пят­ствие об­на­ру­жи­вал­ся «об­ход­ной маневр», и вскоре Теллер и Ко­но­пин­ски пришли к выводу прямо про­ти­во­по­лож­но­му тому, ко­то­рый из­на­чаль­но за­ду­мы­ва­ли. Доб­ро­со­вест­но вы­пол­нен­ные рас­че­ты по­ка­за­ли, что такой способ де­то­на­ции дей­те­рия фи­зи­че­ски осу­ще­ствим, то есть физики спо­соб­ны ре­а­ли­зо­вать на прак­ти­ке ре­ак­цию тер­мо­ядер­но­го син­те­за. По рас­че­там Тел­ле­ра, если удаст­ся за­пу­стить тер­мо­ядер­ную ре­ак­цию, взрыв всего 12 кг жид­ко­го дей­те­рия будет эк­ви­ва­лен­тен взрыву 1 000 000 тонн тро­ти­ла, мил­ли­о­на тонн!

Это сейчас нашим ушам при­выч­ны слова 20-30 ме­га­тонн, мы даже не за­ду­мы­ва­ем­ся особо, что это такое, не пы­та­ем­ся пред­ста­вить себе воочию раз­ру­ши­тель­ную мощь такого взрыва. При этом мы, ста­ра­ни­я­ми СМИ, ча­стень­ко слышим о лихих тер­ро­ри­стах, взры­ва­ю­щих по всему миру все­воз­мож­ные са­мо­дель­ные «бомбы». Пара ки­ло­грамм тро­ти­ла – и раз­ва­ли­ва­ет­ся подъ­езд жилого дома, цент­нер тро­ти­ла – и взле­та­ют на воздух хорошо обо­ру­до­ван­ные блок­по­сты. По­про­буй­те мыс­лен­но умно­жить взрыв цент­не­ра тро­ти­ла на 10 мил­ли­о­нов, и вы со­гла­си­тесь с тем, что тер­мо­ядер­ную бомбу можно по праву на­зы­вать ору­жи­ем апо­ка­лип­си­са. Мил­ли­он тонн, в одном месте, за счи­тан­ные доли се­кун­ды…

Де­ся­ток-пол­то­ра ки­ло­грам­мов дей­те­рия в 1942 году, когда Теллер начал свои вы­чис­ле­ния, не яв­лял­ся чем-то кри­ти­че­ски слож­ным, по­это­му кол­ле­ги-физики, ко­то­рых Теллер озна­ко­мил со своими рас­че­та­ми, были от­кро­вен­но шо­ки­ро­ва­ны по­лу­чен­ны­ми ре­зуль­та­та­ми. По­лу­ча­лось, что тех­ни­че­ски воз­мож­но со­зда­ние оружия, ко­то­рое поз­во­лит Аме­ри­ке выйти не только по­бе­ди­те­лем в ми­ро­вой войне: со­зда­ние этого оружия поз­во­ля­ло пра­вить миром в бук­валь­ном смысле этого слова, но цена такой мощи – жизни мил­ли­о­нов и мил­ли­о­нов людей. Теллер немнож­ко за­ра­зил­ся этим стра­хом, но несколь­ко по своему – он пе­ре­про­ве­рил, не вы­зо­вет ли де­то­на­ция дей­те­рия цепную ре­ак­цию тер­мо­ядер­но­го син­те­за уг­ле­ро­да, вхо­дя­ще­го в состав ат­мо­сфер­но­го воз­ду­ха. Ну, не по­лу­чит­ся ли слу­чай­но так, что, еди­нож­ды взо­рвав тер­мо­ядер­ный заряд, физики заодно сожгут и весь воздух пла­не­ты Земля. Мало ли… Рас­че­ты по­ка­за­ли – причин вол­но­вать­ся нет, для тер­мо­ядер­ной ре­ак­ции уг­ле­ро­да тем­пе­ра­ту­ры тер­мо­ядер­но­го взрыва дей­те­рия будет явно не до­ста­точ­но. И больше Тел­ле­ра уже ничего не вол­но­ва­ло – теперь его ин­те­ре­со­ва­ло только со­зда­ние тер­мо­ядер­ной бомбы, а ре­а­ли­за­цию идеи бомбы атом­ной, на уране или плу­то­нии, он теперь на­зы­вал «ин­же­нер­ной про­бле­мой». Ни­ка­кие мо­раль­ные про­бле­мы гос­по­ди­на Тел­ле­ра больше не ин­те­ре­со­ва­ли, с ма­ни­а­каль­ным упор­ством он желал ра­бо­тать только над со­зда­ни­ем бомбы неви­дан­ной мощи, ко­то­рую его кол­ле­ги тут же и окре­сти­ли про­ек­том «Супер». Да, еще один па­ра­докс или, если хотите, некий ис­то­ри­че­ский анек­дот. К тому вре­ме­ни Оп­пен­гей­мер при­ду­мал, на­ко­нец, какую часть работы по со­зда­нию атом­ной бомбы можно по­ру­чить Тел­ле­ру и от­ря­дил в его группу све­же­при­быв­ше­го из Англии спе­ци­а­ли­ста по имени Клаус Фукс. Но Теллер был на­столь­ко увле­чен своим «Супер», что за­ча­стую ман­ки­ро­вал своими обя­зан­но­стя­ми, пе­ре­по­ру­чая их вы­пол­не­ние Фуксу. Волей-нево­лей, Фукс ока­зы­вал­ся в курсе все боль­ше­го объема ин­фор­ма­ции о ходе работ по со­зда­нию аме­ри­кан­ца­ми атом­ной бомбы, что не могло не ра­до­вать нашу со­вет­скую раз­вед­ку…

Как оста­но­вить фран­кен­штей­на?..

Оп­пен­гей­мер, де­таль­но озна­ко­мив­шись с рас­че­та­ми Тел­ле­ра и оценив его прак­ти­че­ски ма­ни­а­каль­ную увле­чен­ность со­зда­ни­ем свер­хо­ру­жия, как он позд­нее не раз при­зна­вал­ся, ужас­нул­ся про­ис­хо­дя­ще­му. Одно дело, когда го­су­дар­ство тре­бу­ет со­зда­ния именно во­ен­но­го оружия: атом­ная бомба, хоть ее мощ­ность, по пред­ва­ри­тель­ным рас­че­там, и может до­сти­гать де­сят­ков ки­ло­тонн тро­ти­ло­во­го эк­ви­ва­лен­та, еще может счи­тать­ся, пусть и услов­но, «ору­жи­ем поля боя». Но ме­га­тон­ны тро­ти­ла в один момент и в одном месте на поле боя не при­ме­нишь никак – это прин­ци­пи­аль­но оружие от­кро­вен­но­го ге­но­ци­да, ис­поль­зо­вать тер­мо­ядер­ную бомбу можно только для то­таль­но­го уни­что­же­ния го­ро­дов про­тив­ни­ка с неиз­беж­ны­ми мил­ли­он­ны­ми жерт­ва­ми. Раз­ра­бот­кой такого чу­до­вищ­но­го оружия Оп­пен­гей­мер не желал за­ни­мать­ся, но он пре­крас­но по­ни­мал, что оста­но­вить увле­чен­но­го своими идеями Тел­ле­ра про­стым окри­ком невоз­мож­но – проект «Ман­х­эт­тен» на­хо­дил­ся под кон­тро­лем во­ен­ных, ко­то­рые вполне могли раз­де­лить «твор­че­скую ра­дость» одного из своих под­опеч­ных. До­бив­шись уча­стия Тел­ле­ра в про­ек­те, Оп­пен­гей­мер тем самым создал некое по­до­бие «фран­кен­штей­на», не же­лав­ше­го под­чи­нять­ся воле своего «со­зда­те­ля». Един­ствен­ное, на что можно было рас­счи­ты­вать, так это найти в рас­че­тах Тел­ле­ра что-то неучтен­ное, но при этом на­столь­ко се­рьез­ное, что до­ка­за­ло бы прин­ци­пи­аль­ную невоз­мож­ность со­зда­ния тер­мо­ядер­ной бомбы. И Оп­пен­гей­мер «пошел с ко­зыр­но­го туза» – по­ру­чил пе­ре­про­ве­рить рас­че­ты Тел­ле­ра и Ко­но­пин­ски самому Хансу Бете, еще одному немец­ко­му им­ми­гран­ту, по­ки­нув­ше­му Гер­ма­нию в 1933 году – и тоже из-за про­блем с се­мей­ным про­ис­хож­де­ни­ем.

Ханс Бете (Гер­ма­ния, США)

Вам ничего не го­во­рит имя Ханса Аль­брех­та Бете? Ничего уди­ви­тель­но­го – это ведь все дела давно ми­нув­ших дней. Чтобы не тра­тить много слов, на­пом­ним, что в 1967 году Ханс Бете стал Но­бе­лев­ским ла­у­ре­а­том по физике – так ученый мир оценил сде­лан­ное им от­кры­тие протон-про­тон­но­го цикла в ядре Солнца. Да-да, вот все то, что мы рас­ска­зы­ва­ли о ядер­ном го­ре­нии во­до­ро­да, от­кры­то и до­ка­за­но именно Хансом Бете, и сделал он это в 1938 году, совсем неза­дол­го до со­бы­тий, связ­ных с именем Эд­вар­да Тел­ле­ра. Вот так сло­жи­лись со­бы­тия в 1942 году – у Оп­пен­гей­ме­ра была воз­мож­ность при­влечь к работе Бете, что он и сделал. И – не ошибся: пе­ре­про­ве­ряя рас­че­ты Тел­ле­ра, Бете нашел в них прин­ци­пи­аль­ную ошибку. Теллер не учел так на­зы­ва­е­мый эффект Комп­то­на – про­цесс очень быст­ро­го охла­жде­ния фо­то­нов за счет рас­се­и­ва­ния из­лу­че­ния. Фраза звучит слож­но­ва­то, но, если без по­дроб­но­стей, то Бете до­ка­зал, что тепло от взрыва атом­ной бомбы рас­се­ет­ся на­мно­го быст­рее, чем дей­те­рий на­гре­ет­ся до рас­чет­ной тем­пе­ра­ту­ры в 400 мил­ли­о­нов гра­ду­сов, а мик­ро­се­кун­дой позже атом­ный взрыв просто раз­не­сет в клочья этот самый дей­те­рий, в ко­то­ром ни­ка­кой тер­мо­ядер­ный синтез на­чать­ся просто не успеет. Друг Тел­ле­ра, бывший со­вет­ский физик Ге­ор­гий Гамов, по­мо­гав­ший Эд­вар­ду обу­стро­ить­ся в Аме­ри­ке, опи­сы­вал все это еще проще. «Клочок ваты, го­ря­щий в метре от де­ре­вян­но­го шарика, под­жечь его не в силах». Всё – Бете про­шел­ся по всем идеям Тел­ле­ра и Ко­но­пин­ски па­ро­вым катком, Оп­пен­гей­мер мог успо­ко­ить­ся. Ко­но­пин­ски, правда, стал цеп­лять­ся за огрыз­ки идеи, пред­ла­гая ис­поль­зо­вать не дей­те­рий, а тритий, но этот номер не прошел. Про­из­вод­ство даже мил­ли­грам­мов трития стоило в то время не только неве­ро­ят­ных денег – для успеш­ной на­ра­бот­ки тре­бо­вал­ся еще и от­дель­ный атом­ный ре­ак­тор, ко­то­рый в то время су­ще­ство­вал в един­ствен­ном эк­зем­пля­ре, в виде теперь зна­ме­ни­той «Чи­каг­ской по­лен­ни­цы». Со­про­тив­ле­ние было бес­по­лез­но, ру­ко­вод­ство Ман­х­эт­тен­ско­го про­ек­та при­ня­ло ре­ше­ние со­сре­до­то­чить­ся на со­зда­нии атом­ной бомбы к лету 1945 года, от­ло­жив все идеи о про­ек­те «Супер» на даль­нюю полку.

И все это – только начало

На этом мы пока пре­рвем рас­сказ о по­ко­ре­нии че­ло­ве­ком тер­мо­ядер­ной энер­гии, оста­вив «на слад­кое» рас­ска­зы о том, как Теллер сумел найти идею, при помощи ко­то­рой он сумел обойти эффект Комп­то­на, как аме­ри­кан­цы до­би­лись того, что в 1951 году на нашей пла­не­те на долю се­кун­ды вспых­ну­ло «ру­ко­твор­ное Солнце», как со­вет­ские ученые по­вто­ри­ли и пре­взо­шли их до­сти­же­ние. Рас­ска­зы об этом обя­за­тель­но будут, но нам бы хо­те­лось обо­зна­чить ко­неч­ные цели нового цикла статей.

После того, как со­вет­ские физики смогли от­ве­тить на во­ен­ный вызов США, наши спе­ци­а­ли­сты пер­вы­ми в мире вы­дви­ну­ли идею ре­а­ли­за­ции управ­ля­е­мо­го тер­мо­ядер­но­го син­те­за. Тер­мо­ядер­ная ре­ак­ция не должна быть только ору­ди­ем мас­со­во­го убий­ства – она может и должна обес­пе­чить нашей ци­ви­ли­за­ции ре­ше­ние всех про­блем с по­лу­че­ни­ем энер­гии на тысячи лет вперед. В нашей стране ро­ди­лась идея то­ка­ма­ка – слова, ко­то­рое наряду со словом «спут­ник» стало меж­ду­на­род­ным.

Идеи то­ка­ма­ка раз­ви­ва­лись на­стой­чи­во, по­сле­до­ва­тель­но, наши ядер­щи­ки не делали из них сек­ре­та. И сейчас, в наше время, идет огром­ная работа над ре­а­ли­за­ци­ей про­ек­та ITER, меж­ду­на­род­но­го то­ка­ма­ка – гран­ди­оз­но­го экс­пе­ри­мен­та, над ко­то­рым тру­дят­ся ученые де­сят­ков стран.

То­ка­мак, ви­зу­аль­ная модель, Рис.: futurism.com

Экс­пе­ри­мен­та, ко­то­рый стал остри­ем науки, со­сре­до­то­че­ни­ем самых пе­ре­до­вых раз­ра­бо­ток, самых неве­ро­ят­ных тех­но­ло­гий. На­чи­нать рас­сказ о тер­мо­ядер­ной физике сразу с ITER, ко­неч­но, тоже можно. Не так давно был опуб­ли­ко­ван наш ком­мен­та­рий для жур­на­ла «Экс­перт», сде­лан­ный по прось­бе этого ува­жа­е­мо­го из­да­ния, но такой подход не совсем со­от­вет­ству­ет стилю нашего жур­на­ла.

Нам ка­жет­ся более важным до­бить­ся того, чтобы наши чи­та­те­ли как можно лучше по­ни­ма­ли суть про­ис­хо­дя­щих во Фран­ции со­бы­тий – как воз­ник­ла идея ITER, как она раз­ви­ва­лась и как раз­ви­ва­ет­ся сейчас, какие тех­но­ло­ги­че­ские, тех­ни­че­ские, на­уч­ные про­бле­мы и задачи при­хо­дит­ся решать огром­но­му кол­лек­ти­ву ученых.

В даль­ней­ших наших планах – по­езд­ка на ITER, но под­го­тов­ка к уча­стию в пресс-туре должна быть ак­ку­рат­ной и мак­си­маль­но полной. Рас­ска­зы­вая о тер­мо­ядер­ной физике, мы на­де­ем­ся вместе с вами, ува­жа­е­мые чи­та­те­ли, по­ду­мать, что именно наи­бо­лее ин­те­рес­но в про­ек­те ITER и даже по­про­бо­вать за­ра­нее за­пла­ни­ро­вать воз­мож­ные ин­тер­вью со спе­ци­а­ли­ста­ми, ко­то­рые там тру­дят­ся. Так что эта статья – первая, но далеко не по­след­няя.


Источник








comments powered by HyperComments