США, ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ЭЛЬДОРАДО

Нефть де­шеве­ет и це­на на бен­зин в Нью-Й­ор­ке па­да­ет, что прек­расно, но воп­рос об энер­ге­тичес­ком бу­дущем все рав­но сто­ит ос­тро. На­ши пот­ребнос­ти рас­тут, тог­да как за­пасы уг­ле­водо­родов ис­то­ща­ют­ся. Аль­тер­на­тив­ные ис­точни­ки по­ка не мо­гут (ес­ли смо­гут во­об­ще) за­менить тра­дици­он­ное сжи­гание уг­ля, неф­ти и га­за, атом­ные же элек­трос­танции гро­моз­дки, до­роги и, как по­каза­ли Чер­но­быль и Фу­куси­ма, не­безо­пас­ны.

Од­но вре­мя боль­шие на­деж­ды воз­ла­гались на тер­мо­яд, но 60 лет уси­лий по­ка не при­вели к боль­шим ус­пе­хам. Пять лет на­зад на­чала ра­боту ги­гант­ская ли­вер­мор­ская эк­спе­римен­таль­ная ус­та­нов­ка NIF (National Ignition Facility), на ко­торой с по­мощью 192 мощ­ных ла­зер­ных лу­чей, све­ден­ных вмес­те, осу­щест­вля­ет­ся ди­нами­чес­кое сжа­тие и ис­па­рение кру­пин­ки дей­те­ри­ево-три­ти­евой сме­си, ра­зог­рев по­лучен­ной плаз­мы до мил­ли­он­ных тем­пе­ратур - и тер­мо­ядер­ная вспыш­ка! Там уже смог­ли по­лучить боль­ше энер­гии, чем под­во­дит­ся к ми­шени, идет от­ра­бот­ка тех­но­логий, под­бор конс­трук­ций кап­сул топ­ли­ва, соз­дан боль­шой за­дел на бу­дущее, но удас­тся ли соз­дать на этой ба­зе про­мыш­ленную энер­ге­тичес­кую ус­та­нов­ку, по­ка не­яс­но.

Еще бо­лее гран­ди­оз­ную ма­шину стро­ят сей­час на юге Фран­ции - это ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), меж­ду­народ­ный эк­спе­римен­таль­ный тер­мо­ядер­ный ре­ак­тор, ги­гант­ский то­камак (то­ро­идаль­ная ка­мера с маг­нитны­ми ка­туш­ка­ми), ко­лосс мас­сой 23000 тонн. Каж­дая ка­туш­ка то­ро­идаль­но­го по­ля ве­сит око­ло 300 тонн, име­ет вы­соту 15 мет­ров и ши­рину 9. А их об­щий вес 6540 тонн! Они на­мота­ны из сверх­про­водя­щего ка­беля, зак­лю­чен­но­го в обо­лоч­ку из то­го же спла­ва. Внут­ри ка­беля про­ходят ка­налы для цир­ку­ляции жид­ко­го ге­лия. Все­го бу­дет про­из­ве­дено 19 ка­тушек (од­на за­пас­ная): 10 в Ев­ро­пе и 9 в Япо­нии.

7 ок­тября на сай­те ITER по­яви­лось со­об­ще­ние о на­чале ра­бот по воз­ве­дению стен Зда­ния Три­тия. Ус­та­нов­лен пер­вый пи­лон. Но де­ло идет труд­но. Сто­имость строй­ки пер­во­началь­но оце­нива­лась в 5 млрд. ев­ро, од­на­ко к и­юлю 2010 г. она вы­рос­ла до 15млрд. ев­ро, а сей­час оце­нива­ет­ся в $50 млрд! Да и срок на­чала эк­спе­римен­тов с плаз­мой сдви­нул­ся с 2016 го­да на 2020-й, а на пол­ную мощ­ность ИТЕР вый­дет лишь в 2027 г. Про­мыш­ленное же про­из­водс­тво энер­гии на его пре­ем­ни­ке DEMO ожи­да­ет­ся не ра­нее 2045 го­да.

Для то­го, что­бы яд­ра три­тия всту­пили в ре­ак­цию сли­яния с яд­ра­ми дей­те­рия, топ­ли­во бу­дет наг­ре­вать­ся до 150 мил­ли­онов гра­дусов, что в де­сят­ки раз боль­ше, чем в яд­ре Сол­нца. На ITER на­де­ют­ся про­демонс­три­ровать воз­можность ком­мерчес­ко­го ис­поль­зо­вания тер­мо­ядер­но­го ре­ак­то­ра и ре­шения фи­зичес­ких и тех­но­логи­чес­ких проб­лем, ко­торые мо­гут встре­тить­ся на этом пу­ти, а их, как мы ви­дим, хва­та­ет.

В об­щем, очень до­рого, слож­но и дол­го! За­то 15 ок­тября не­ожи­дан­но приш­ло ра­дос­тное из­вестие из США: агентство Рей­терс со­об­щи­ло, что кор­по­рация Лок­хид Мар­тин со­вер­ши­ла тех­но­логи­чес­кий про­рыв в раз­ра­бот­ке ис­точни­ков энер­гии на ос­но­ве ядер­но­го син­те­за и пер­вый ре­ак­тор, дос­та­точ­но ком­пак­тный, что­бы умес­тить­ся на гру­зови­ке, мо­жет быть го­тов к ра­боте уже в те­чение бли­жай­ше­го де­сяти­летия.

Том Мак-Гу­айр, воз­глав­ля­ющий про­ект, го­ворит, что его не­боль­шая ко­ман­да ра­бота­ет над те­мой в рам­ках прог­раммы под­разде­ления SkunkWorks око­ло че­тырех лет и те­перь они ре­шили пой­ти на пуб­ли­кацию со­об­ще­ния с целью по­ис­ка по­тен­ци­аль­ных пар­тне­ров в ин­дус­трии и пра­витель­стве для про­дол­же­ния ра­бот. Skunk Works - это не­фор­маль­ное, но ус­то­яв­ше­еся наз­ва­ние от­де­ла Advanced Development Programs (ADP), на сче­ту ко­торо­го та­кие блес­тя­щие раз­ра­бот­ки, как са­моле­ты U-2, SR-71 Blackbird, F-117 Nighthawkи су­пер­совре­мен­ный F-22 Raptor. Ны­неш­ний глав­ный ави­ап­ро­ект - F-35 LightningII.

Речь идет о т.н. highbetafusionreactor, из­вес­тном так­же как про­тотип T4. Пер­вое со­об­ще­ние о нем по­яви­лось 7 фев­ра­ля 2013 го­да, во вре­мя те­левыс­тупле­ния Чарль­за Чей­за, тог­дашне­го ру­ково­дите­ля ко­ман­ды раз­ра­бот­чи­ков, но боль­шо­го вни­мания не прив­лекло. Та­кого ро­да со­об­ще­ния о ре­волю­ци­он­ных про­рывах по­яв­ля­ют­ся ед­ва ли не каж­дый год и, к при­меру, италь­ян­ский шар­ла­тан Рос­си дав­но обе­ща­ет за­лить мир де­шевой энер­ги­ей с по­мощью сво­его "ядер­но­го че­модан­чи­ка", ра­бота­юще­го на т.н. "хо­лод­ном син­те­зе". Мол, вот-вот он бу­дет про­давать­ся в се­ти ма­гази­нов HomeDepot!

Ока­залось, зря не прис­лу­шались. Не к Рос­си, а к Чей­зу - он хоть и не ак­центи­ровал на этом вни­мания, но фак­ти­чес­ки выс­ту­пал от име­ни Лок­хид-Мар­тин, а это серь­ез­но.

Па­раметр ? оп­ре­деля­ет от­но­шение дав­ле­ния плаз­мы к маг­нитно­му дав­ле­нию и по­казы­ва­ет эф­фектив­ность удер­жа­ния плаз­мы. Прин­ци­пи­аль­ная проб­ле­ма то­кама­ков в том, что там бе­та не пре­выша­ет 0,1, чем и обус­ловле­ны их ог­ромные раз­ме­ры, тог­да как в мо­дели Мак-Гу­ай­ра па­раметр бу­дет бли­зок к 1, что поз­во­лит сде­лать ре­ак­тор ком­пак­тным.

Пер­во­началь­ные про­работ­ки по­каза­ли воз­можность стро­итель­ства ре­ак­то­рана 100 ме­гаватт раз­ме­ром 20 на 23 фу­та, что в де­сять раз мень­ше су­щес­тву­ющих и про­ек­ти­ру­емых конс­трук­ций. Лок­хид ут­вер­жда­ет, что мо­жет пос­тро­ить и ис­пы­тать опыт­ный об­ра­зец ме­нее чем за год, а про­тотип про­мыш­ленно­го ре­ак­то­ра за пять лет. Та­кие ре­ак­то­ры по­могут ко­раб­лям фло­та США, в том чис­ле ядер­ным под­лодкам и ави­анос­цам, пол­ностью от­ка­зать­ся от ис­поль­зо­вания гро­моз­дких ядер­ных ре­ак­то­ров, тре­бу­ющих пе­ри­оди­чес­кой за­мены, а так­же от всех иных ви­дов топ­ли­ва. 100 ме­гаватт дос­та­точ­но для обес­пе­чения энер­ги­ей 80000 до­мов при этом ре­ак­тор бу­дет пот­реблять все­го 25 кг топ­ли­ва в год.

В пос­ледние го­ды этот круп­ней­ший под­рядчик Пен­та­гона все боль­ше вни­мания уде­ля­ет раз­личным про­ек­там в об­ласти аль­тер­на­тив­ной энер­гии, вклю­чая нес­коль­ко оке­ан­ских, и по­хоже на то, что де­ятель­ность в этой об­ласти нас­толь­ко пер­спек­тивна и ус­пешна, что его до­ля в обо­рон­ных за­казах США и Ев­ро­пы умень­ша­ет­ся. Ес­ли эта по­пыт­ка ока­жет­ся ус­пешной, дос­ти­жение Лок­хид бу­дет оз­на­чать клю­чевой про­рыв в той об­ласти, ко­торую уче­ные счи­та­ют мно­го­обе­ща­ющей в да­лекой пер­спек­ти­ве, но в ко­торой по­ка не по­яви­лось ре­аль­ных энер­ге­тичес­ких сис­тем.

"Мы мо­жем про­из­вести боль­шие пе­реме­ны на энер­ге­тичес­ком фрон­те" - за­явил Мак-Гу­айр, от­ме­тив 60-лет­ний опыт Лок­хид в ис­сле­дова­нии тер­мо­ядер­но­го син­те­за как ис­точни­ка энер­гии бо­лее бе­зопас­но­го и эф­фектив­но­го, чем су­щес­тву­ющие ре­ак­то­ры на ос­но­ве рас­щепле­ния ядер. Ком­пак­тные но­вые ре­ак­то­ры, ис­поль­зу­ющие дей­те­рий-три­ти­евое топ­ли­во, бу­дут про­из­во­дить го­раз­до мень­ше от­хо­дов, чем уголь­ные элек­трос­танции, ге­нери­руя в 10 млн. раз боль­ше энер­гии на еди­ницу топ­ли­ва.

Дей­те­рий мож­но без проб­лем до­бывать из оке­ан­ской во­ды, а три­тий на­раба­тывать в ядер­ных ре­ак­то­рах, об­лу­чая ней­тро­нами изо­топ ли­тия. По­ка что он очень до­рог (бо­лее $30 млн. за ки­лог­рамм), но бу­дущие ре­ак­то­ры смо­гут ис­поль­зо­вать раз­личные ви­ды топ­ли­ва, пол­ностью ис­клю­чив при этом ра­ди­оак­тивные от­хо­ды. По сло­вам Мак-Гу­ай­ра, ком­па­ния име­ет нес­коль­ко па­тен­тов в этой об­ласти и те­перь, имея пер­вые ре­зуль­та­ты, ищет пар­тне­ров в на­уч­ных кру­гах, про­мыш­леннос­ти и пра­витель­ствен­ных ла­бора­тори­ях для прод­ви­жения ра­бот.

К со­об­ще­нию сле­ду­ет от­нестись со всей серь­ез­ностью: Лок­хид - круп­ней­шая в об­ласти ВПК ком­па­ния ми­ра, она не ста­нет бро­сать слов на ве­тер и жер­тво­вать ре­пута­ци­ей. Эта прек­расная но­вость оз­на­ча­ет ско­рое сня­тие всех энер­ге­тичес­ких и эко­логи­чес­ких, свя­зан­ных с заг­рязне­ни­ем ок­ру­жа­ющей сре­ды и гло­баль­ным по­теп­ле­ни­ем, проб­лем. Хо­тя неф­тя­ные ком­па­нии вряд ли об­ра­ду­ют­ся тер­мо­ядер­но­му Эль­до­радо, рав­но как и стра­ны, эко­номи­ка ко­торых дер­жится в ос­новном на эк­спор­те уг­ле­водо­родов. За­пад в оче­ред­ной раз по­казы­ва­ет Рос­сии, что в на­уку вкла­дывать день­ги го­раз­до вы­год­нее, чем в двор­цы оли­гар­хов, по­местья Пу­тина и до­бычу сырья…

В от­ли­чие от то­кама­ков с их то­ро­идаль­ной ка­мерой, плаз­ма в ре­ак­то­ре Лок­хид удер­жи­ва­ет­ся в так на­зыва­емой маг­нитной бу­тыл­ке, кон­цы ко­торой за­купо­рены маг­нитны­ми зер­ка­лами, где очень силь­ное маг­нитное по­ле зас­тавля­ет ее час­ти­цы от­ра­жать­ся. Наг­рев плаз­мы про­ис­хо­дит с по­мощью СВЧ-из­лу­чения, как в обыч­ной мик­ро­вол­новке.

Ака­демик В.Е. За­харов так от­клик­нулся на со­об­ще­ние Лок­хид: "Прин­цип удер­жа­ния плаз­мы при по­мощи маг­нитной бу­тыл­ки был пред­ло­жен Г.И. Буд­ке­ром еще в пя­тиде­сятых го­дах. Там есть свои проб­ле­мы - "ко­нус­ная" не­ус­той­чи­вость. Эк­спе­римен­таль­ная ус­та­нов­ка, ра­бота­ющая на этом прин­ци­пе, есть в Но­воси­бир­ске. Ру­ково­дил ра­бота­ми акад. Э.П. Круг­ля­ков. Он го­ворил пе­ред смертью, что это нап­равле­ние име­ет пер­спек­ти­вы".

Та­кие ре­ак­то­ры не толь­ко ком­пак­тны, что ре­ша­ет проб­ле­му энер­госнаб­же­ния ко­раб­лей, от­да­лен­ных по­сел­ков и баз, но и бе­зопас­ны, они не мо­гут ни рас­пла­вить­ся, ни взор­вать­ся. К то­му же они весь­ма пер­спек­тивны для меж­пла­нет­ных пу­тешес­твий - не­даром Мак­Гу­айр ра­бота­ет над кос­ми­чес­ким их при­мене­ни­ем. По­лет на Марс с та­ким дви­гате­лем зай­мет все­го один ме­сяц!