В современном мире средства массовой информации обладают силой, способной не просто влиять, а порой даже трансформировать осязаемую реальность. Как это происходит на практике, мы могли воочию наблюдать на днях, когда Министерство энергетики США заявило, что американским физикам удалось успешно решить принципиальную задачу ядерного синтеза и получить практически неограниченный источник энергии, пишет колумнист Сергей Савчук на сайте РИА Новости.
Вашингтонские функционеры победоносно отчитались, что научная команда американского экспериментального термоядерного реактора NIF впервые в истории смогла достигнуть так называемого энергетического нуля, то есть при проведении синтеза выделить больше энергии, чем это происходит при сжатии капсулы с термоядерным топливом с применением лазеров.
Заявление рвануло на новостном небосклоне похлеще водородной бомбы, разлетевшись шрапнелью тысяч публикаций, основным лейтмотивом которых было: именно американцы, как представители самой прогрессивной научной нации, создали бесконечный и, что самое главное, совершенно чистый источник энергии. Естественно, где подспудно, а где и в открытую это привязывалось к неминуемому краху России как мировой углеводородной кубышки.
Характерно, что пока широкая публика, максимально далекая от понимания физики описываемых процессов, бурно ликовала, научное сообщество это революционное достижение проигнорировало — и вовсе не из-за жгучей зависти к американским успехам.
Памятуя, что нас читает широчайший спектр людей, многие из которых учебник физики видели последний раз в школе, сделаем короткую научно-техническую остановку.
В научно-популярных изданиях процесс термоядерного синтеза очень любят с изрядной долей поэтичности сравнивать с созданием рукотворного Солнца. Следует признать, что в данном случае сравнение если и не совсем корректное, то, по крайне мере, действительно имеет отношение к небесному светилу.
Еще наши пещерные предки понимали, что Солнце очень жаркое, но только научно-техническая революция (то есть развитие оптики и расширение границ познания в астрономии) позволила вначале наблюдать, а позднее и понять физические процессы, происходящие на поверхности звезды, без которой зарождение жизни в нашей Солнечной системе было бы невозможно.
Впервые принцип термоядерного синтеза был понят и описан учеными без малого сто лет назад — в 30-х годах прошлого столетия. Осознавая фантастические перспективы приручения солнечной энергии, без преувеличения все тогдашнее научное сообщество ринулось искать решение, что характерно, отбросив любые разногласия.
Это дало результаты.
Базовое отличие управляемого термоядерного синтеза (УТС) от привычной всем цепной реакции заключается в том, что энергия выделяется не в результате деления, а наоборот — при слиянии двух атомных ядер. При этом соединяться в обычных условиях они категорически не хотят, так как между ними действует сила взаимного электрического отталкивания. Конкретно на Солнце она нивелируется чудовищной силой гравитации, которая одновременно не дает ядрам разлетаться и, образно говоря, сплющивает их воедино.
Поняв механику процесса, ученая мысль стала стремительно продвигаться вперед. В частности, пришло осознание того, что спровоцировать сходную реакцию на Земле можно только в условиях малого закрытого пространства, а вместо гравитации для преодоления отталкивания нужно применять и давление, и температуры свыше 100 миллионов градусов Цельсия.
Уже в начале 50-х американцы предложили концепцию стелларатора — реактора, выполненного по принципу магнитной ловушки, способной удерживать внутри плазму. Советский Союз ответил фундаментальным трудом Олега Лаврентьева, а также работами академиков Арцимовича, Сахарова и Тамма. Именно эта научная группа смогла на базе Курчатовского института впервые в мире получить высокотемпературную термоядерную плазму. Они же разработали и построили токамаки — тороидальные (кольцевые) камеры с магнитным полем, которые надежно удерживали плазму.
В результате многолетних исследований и опытов пришло понимание, что для воссоздания условий поверхности нашего светила в реакторах будущего нужно использовать смесь тяжелых изотопов водорода, дейтерия и трития. А потом началась холодная война — и физики, ведомые политической волей, вновь разбрелись по своим закрытым лабораториям, очень ограниченно делясь своими наработками на международных встречах.
Но и это было лишь полбеды. Где-то в конце 80-х стало понятно: человечество уперлось в физический потолок прочности материалов, что не позволяло скопировать солнечный синтез, более того — энергетические затраты на проведение синтеза значительно превышали объем выделяемой энергии. Сложности были и с тем, чтобы сделать сопоставимыми тепловые потери и энерговыделение, но крупнейший успех, достигнутый на современных токамаках, все еще делает синтез невыгодным.
Образно говоря, в силу самых разных причин научный локомотив термоядерного синтеза, в первые десятилетия летевший неудержимым тараном, к нашему времени в разы снизил обороты и неспешно катится, сопровождаемый физическими и технологическими проблемами.
Американцы заявляют, что им удалось добиться положительного выхода энергии, получив в результате синтеза порядка трех мегаджоулей энергии, когда предыдущий рекорд с применением лазеров составлял два мегаджоуля. Отметим, что сам этот факт в целом никто не отрицает, хотя убедиться в достоверности выводов и расчетов еще предстоит соответствующим экспертным группам.
Нас же, как и любого обывателя на планете, должен интересовать совершенно другой аспект, а точнее — перенос результатов опыта в практику и его промышленное масштабирование. А с этим как раз большие сложности, и здесь ни толики зависти или злорадства.
Любой научный эксперимент или изобретение можно считать успешным только в том случае, если его удалось не менее результативно повторить стороннему игроку. Да простится нам такая фамильярность, но если вы изобрели соковыжималку и гордо демонстрируете полный стакан чистейшего полезного напитка, то ваше первенство и заслугу признают только после того, как по вашей методике аналогичный прибор сделает и удачно испытает ваш сосед. А если у него на выходе получится не сок, а фруктовая каша, то вас, скорее всего, подвергнут обструкции. По крайней мере, пока еще кто-то не докажет правдивость и применимость вашей технологии.
Повторимся: мы не отрицаем результаты американских ученых, но мировому сообществу и экономике, судорожно глотающей пересохшим горлом миллионы тонн нефти и миллиарды кубометров газа, это как мертвому припарка.
Чтобы доброе, чистое и дешевое термоядерное тепло шагнуло в каждый дом, разовый лабораторный результат должен преодолеть три "океана".
Первый — это этап научно-исследовательских работ (НИР), то есть разработка концепции и практическое подтверждение ее применимости. Суть второго — научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР). На этом этапе теория превращается в осязаемые тороиды, лазеры, газы и так далее. И последний — это технико-экономическое обоснование (ТЭО) — пожалуй, самый неприятный, так как на этом отрезке теоретики и практики от науки должны доказать не только полезность своих наработок, но и то, что они не пробьют в бюджете компании или государства зияющую дыру.
Пользуясь предложенной схемой, скажем, что американцы, безусловно, молодцы, но их лодка термоядерного синтеза хорошо если пересекла первый океан. До того как в утробах реакторов нового поколения будет протекать надежная и эффективная реакция синтеза, пройдет еще десять или пятьдесят лет.
Возможно, американцы смогут повторить свой опыт, но есть и вероятность, что они вспомнят значение слова fail. Не исключено, что Россия или Китай смогут повторить, а то и превзойти заявленные параметры.
Ужасное количество условий, согласитесь. Потому продолжаем экономно использовать углеводороды, верить в мощь человеческого гения и неудержимость научного прогресса.