Прорыв в термоядерной энергетике или рекламная акция?

Герой советского культового кинофильма «Девять дней одного года» совершил открытие в физике, но был весьма разочарован. Он хотел найти способ управления термоядерной реакцией и по тогдашним представлениям дать человечеству неисчерпаемый источник энергии.

Термоядерный синтез в неуправляемом виде используется в водородных бомбах с 1950-х гг. В отличие от деления ядер урана и других радиоактивных элементов довольно быстро удалось решить инженерные проблемы замедления и управления процессом деления. В результате были разработаны проекты и по ним построены атомные электростанции. В некоторых странах они вырабатывают до 70% электроэнергии.

После первых взрывов водородных бомб известный советский физик Игорь Курчатов предложил начать разработку проекта управляемого термоядерного синтеза (УТС). Главным преимуществом такой электростанции, если она будет создана, является относительная безопасность, так основным топливным элементом в ней будет водород и его изотопы.

Человечество над проблемой УТС бьется уже более 60 лет, цель остается довольно далекой. Хотя научная проработка УТС сделана довольно глубоко, наибольшие трудности встали перед инженерами и технологами.

Первая и довольно сложная проблема состоит в том, что реакция термоядерного синтеза возможна при очень высоких температурах доходящих до десятков, иногда сотен миллионов градусов. Ни один материал не выдержит такой поток плазмы. Есть и другие проблемы.

Как альтернатива возникла идея так называемого холодного УТС, но она оказалась не слишком реальной.

Уже много лет работает Совет международной организации по строительству термоядерного реактора ИТЭР (ITER, International thermonuclear experimental reactor). Место возведения выбрано в 60 км от Марселя. Однако строительство предполагается завершить только в 2020 году.

Чтобы обойти сложнейшую проблему температуры предложено бомбардировать ядра водорода с помощью лазеров мощными импульсами. В лаборатории американского научного комплекса National Ignition Facility (NIF) была успешно протестирована система зажигания инерциального управляемого термоядерного синтеза (ИУТС), действие которой обеспечивают 192 лазерных пучка.

В эти дни появилось сообщение, которое вполне можно отнести к научной сенсации.

Американская корпорация Lockheed Martin сообщила о существенном технологическом прорыве, совершенном ее исследователями в разработке компактного и мощного источника термоядерной энергии. Как ожидается, первые рабочие установки смогут начать функционировать уже через десять лет. Опытный образец реактора Lockheed Martin собираются запустить уже через год, а полноценный прототип — через пять лет. Предварительные результаты исследований свидетельствуют о возможности создания реакторов, работающих на синтезе легких ядер, мощностью около 100 МВт и размерами, сравнимыми с грузовиком.    

Корпорация Lockheed Martin — одно из крупнейших в мире предприятий, которое специализируется на производстве военной и аэрокосмической техники. С середины 2000-х гг. эта компания проектирует многоразовый космический корабль Orion, для доставки людей и грузов на Международную космическую станцию, Луну, а в будущем — и на Марс. В штате компании числятся 113 тысяч человек. Объем продаж корпорации за 2013 год составил $45,4 млрд.

Работы в области ядерных технологий корпорация вела в закрытом режиме последние 60 лет, однако решила сообщить об этом общественности с целью привлечения государственных или частных партнеров. Эксперты связывают разворачивание работ по альтернативной энергетике крупнейшего поставщика Пентагона с начавшимся сокращением военных расходов США.

Интересно, что российские ученые и менеджеры встретили сообщение Lockheed Martin довольно скептически.

Как сообщает ТАСС, директор «ИТЭР-Центра», доктор физико-математических наук Анатолий Красильников отметил, что заявление компании — это «рекламная акция». «Не будет у них никакого опытного образца. Человечество работает десятилетиями, а Lockheed Martin возьмет и запустит. Я думаю, что они делают хорошую рекламную акцию, привлекая внимание к своему имени. К реальному термоядерному реактору это отношения не имеет».

Аналогично высказался и академик Российской академии наук Евгений Велихов, президент Национального исследовательского центра «Курчатовский институт». «Я этого не знаю, я думаю, что это фантазии. Мне не известно о проектах Lockheed Martin в этой области. Пусть заявляют. Разработают — покажут».

Вполне возможно, что столь резкая позиция российских ученых связана с их участием в проекте ITER. Если Lockheed Martin действительно разработала относительно малогабаритную установку УТС, то строительство ITER вызовет большие возражения. Соответственно под сомнение будут поставлено его финансирование. Деньги предполагаются довольно значительные. Называют суммы от $6 млрд. Практика показывает, что первоначальные расчеты никогда не выдерживаются и стоимость ITER будут гораздо большей.

Как бы там ни было, вопрос УТС стоит на повестке дня. Человечество уже практически выработало огромные объемы органического топлива. К тому же, например, в случае с газом энергетики должны делиться с химиками. Последние находят все больше применений для газа в производстве различных химических материалов, предназначенных для промышленности и использования в быту.

Если Lockheed Martin действительно добилась впечатляющего прорыва в области УТС, то через 20 лет мы будем в совершенно иной ситуации в области энергетики.

Сейчас кажется, что 30-е годы нынешнего столетия довольно далеки. Как говорится, до них еще нужно дожить. Но на самом деле, это довольно короткий период.

В настоящее время активно идет разработка тяжелых битумов и песков для получения нефти. Технология довольно сложная и нуждающаяся в дальнейшей разработке. В том числе и в производстве принципиально нового оборудования для добычи нефти из битумов и песков. Соответственно это требует значительных инвестиций, срок окупаемости которых достаточно большой. Пусть не 20 лет, но тоже долго. Любой бизнесмен производит инвестиции не только для того, чтобы покрыть издержки, а для получения прибыли. Вполне закономерен вопрос. Куда вкладывать — в битумы и пески для производства нефти или в новую и чрезвычайно перспективную термоядерную энергетику.

В свое время именно большие инвестиции позволили разработать и построить атомные электростанции пятого поколения значительно более безопасные, чем, например, чернобыльская АЭС. Катастрофа на «Фукусиме» была связана не только со стихийным бедствием, но также и с тем, что данная электростанция не прошла модернизацию. Она сделала бы невозможной такую масштабную аварию. Практически все аварии на АЭС произошли на станциях первого и второго поколений. Последующие АЭС уже более надежны. Именно поэтому к производству электроэнергии на атомных электростанциях возвращаются страны, отказавшиеся от нее под эмоциональным воздействием последствий аварии на «Фукусиме».

Если предположить, что прорыв Lockheed Martin имеет место, сомневаться в этом можно, но слишком корпорация авторитетная и брендовая, то в среднесрочной перспективе нас ожидает кардинальное изменение в производстве энергии. Добавим к этому и построение компактных судовых двигателей и установок для космических кораблей на основе УТС. В более отдаленной перспективе на повестке дня такие двигатели появятся для самолетов и автомобилей. Сейчас это граничит с фантастикой. Президент Франции Фор после посещения первой автомобильной выставки высказал сомнения в их полезности. Около 15 лет прошло и войска, переброшенные на парижских такси, спасли столицу Франции от оккупации наступающей немецкой армией. Как говорится, нам не дано предугадать...  

Первым и важнейшим последствием будет уход от неравномерного распределения источников энергоресурсов. Месторождения нефти, газа, угля есть не у всех стран. Отсюда есть поставщики и потребители.

Для УТС необходима, вообще говоря, вода, прошедшая определенную обработку. За исключением пустынь с водой гораздо легче, чем и нефтью, газом и углем. Хотя и не без проблем, но это уже связано с неэффективным использованием воды и отсутствием решений по водоохранным мероприятиям, вырубкой прибрежных лесов и т.д.

За этим наступают политические последствия. Ослабление диктата поставщиков энергоресурсов немедленно приведет в полной перегруппировке блоков государств.

При этом нужно иметь в виду, что переход к термоядерной энергетике, особенно на начальных этапах, потребует значительных инвестиций. Их сможет себе позволить государство с весьма сильной экономикой. Соответственно и выгоду они получат первыми.

Когда идет война на Донбассе, размышлять о термоядерной энергетике кажется несколько отвлеченным делом.

На самом деле, это не совсем так. Агрессия России, в том числе, имеет цель привязать Украину к «Газпрому» и «Роснефти» как крупного потребителя и не допустить нашего ухода на мировой рынок энергоресурсов. Не в последнюю очередь и замедлить производство отечественных энергоресурсов.

Так что за термоядерной энергетикой следует следить и вовремя начать движение к ней. Это укрепит нашу независимость.