Овладение термоядерной энергией нам обещали так долго, что вера в эти обещания давно пропала. А ведь это была самая громкая мечта человечества на рубеже пятидесятых и шестидесятых – покорить термояд! Громче, чем полет на Марс. Обрести источник энергетического изобилия на все времена, не зависеть от нефти, угля, не перекрывать реки плотинами днепрогэсов, затапливая угодья, города и села… В самом деле, почему бы и нет? Атомную бомбу сделали – а вскоре после нее появились атомные электростанции. Водородную, то есть термоядерную бомбу тоже сделали – значит, скоро должны появиться термоядерные станции!
Однако это «скоро» так затянулось, что в восьмидесятых годах широкая публика, смотря старый черно-белый фильм «Девять дней одного года», ностальгически улыбалась наивности предков: герои фильма, отважные физики, обещали вот-вот подарить согражданам термоядерный энергетический Клондайк. Наверное, зрителями эти обещания воспринимались так же, как обещания скорого построения коммунизма при пустых прилавках.
И мало кто знает, что именно тогда, в середине восьмидесятых, в мире началась термоядерная эра – тихо, скромно и незаметно. И началась она с того, что один из главных мировых специалистов в области плазмы – академик Евгений Велихов соблазнил президента СССР Горбачева. Это была любовь шестидесятников.
Позже Велихов признается: «Для меня близок мир шестидесятых годов». Мир прекрасных фантазий и потрясающих обещаний. Мир «Девяти дней одного года». Мир студенческих революций, солнечных романтиков и удивительных ожиданий. Горбачевская перестройка тоже выросла оттуда, из этого мира.
В общем, в 1985 году постаревший шестидесятник Велихов предложил постаревшему шестидесятнику Горбачеву обсудить с президентом Франции Миттераном следующую идею: а не построить ли нам первую термоядерную станцию всем вместе? «Как здорово, что все мы здесь сегодня собрались!»
Старый шестидесятник Миттеран, еще помнящий светлую термоядерную сказку своей молодости, загорелся идеей и, в свою очередь, поговорил об этом со стариком Рейганом. Этот тоже возбудился. Он был пятидесятником, но шестидесятые помнил очень хорошо. И уже через год в Женеве было принято решение о совместном проектировании ИТЭР – международного термоядерного экспериментального реактора. Скинулись по бабкам.
Так началась термоядерная эра. С инициативы одного человека. Который подтолкнул другого человека, а тот сыграл на чувствах третьего. И понеслось.
А почему раньше-то не неслось? Где был все эти долгие десятилетия поезд термоядерного прогресса? В каких тупиках он стоял?
В теоретических…
Да, действительно, впервые принципиальную схему термоядерного реактора нарисовал на клочке бумажки Тамм еще до войны, когда страна ударными темпами строила социализм (читай, концентрационные лагеря). То есть с принципиальными идеями сложностей не было. Идея-то как раз была прозрачна и понятна. Были проблемы с физикой. В те самые шестидесятые годы эксперименты показали, что магнитная система удержания плазмы нелинейна и потому не описывается простыми уравнениями, то есть она живет какой-то своей, сложной жизнью. Пришлось создавать новую науку – физику плазмы…
В семидесятые годы весь мир пошел по пути строительства экспериментальных токомаков: только тогда люди поняли, что именно эта конструкция – вакуумная камера в виде бублика, в которой создается мощное магнитное поле, удерживающее плазму на весу, – наиболее вероятный путь к управляемому синтезу ядер. Первый крупный токомак был построен в России. С опозданием на неделю запустили свой токомак и США. Потом подключились Япония, Европа, Южная Корея, Китай, Индия, Иран. Это была гонка, видимая только физикам.
Исследования нелинейного поведения плазмы заняли четверть века и стоили миру больше 30 миллиардов долларов.
К началу восьмидесятых все научные вопросы были наконец решены. Оставались чисто инженерные. Именно в этот момент Велихов и пришел к Горбачеву. Теперь ему было что сказать капитану тонущего судна.
…Слушать Велихова мне всегда интересно. Потому что, глядя на этого человека, понимаешь – именно такие люди, как он, Ларин, Шкловский, Хойл, Эратосфен и концентрируют в себе все лучшее, что есть в нашей цивилизации…
– На все утрясания потребовалось еще два года, потому что сопротивление было большое, – рассказывает Велихов. – В Америке отчаянно сопротивлялись правые, связанные с Пентагоном, они полагали, что не надо тратить деньги на термояд, а надо тратить их на вооружения. СССР тогда еще был для США противником № 1, поэтому сотрудничество в области высоких технологий вызывало настороженность в пентагоновских кругах. Но после потепления отношений в 1988 году были наконец подписаны все необходимые документы и началась работа. Работа над проектом продолжалась ровно 10 лет – до 1998 года. Центр, интегрирующий весь проект, находился в Сан-Диего; внутренней частью токомака занимались в Германии; внешней частью реактора – в Японии. Конструкторский центр был в Петербурге, а управляющий совет ИТЭР – в Москве. И стоил проект странам-участницам 2 миллиарда долларов.
Два миллиарда долларов на чертежи?! Нет, конечно. Все основные, наиболее критические элементы проекта были выполнены «в железе». Многие элементы начинали делаться в одной стране, доделывались в другой, собирались в третьей. Слишком уж сложную вещь человечество затеяло построить – ловушку для солнца. По проекту вакуумная камера реактора в виде огромного лежащего бублика имеет высоту 14 метров – почти с пятиэтажный дом. А точность ее изготовления – доли миллиметра! Для обкатки технологии был выполнен один элемент камеры – кусочек этого бублика. Его делали все страны, в том числе и Россия, несмотря на свое нищенское тогда положение. А окончательные испытания проводились в Японии. Японцы построили сложнейшую систему роботов, которые будут ползать внутри реактора и менять элементы обшивки, потому что человеку там работать нельзя из-за радиоактивности. Задача робота – обрезать элемент обшивки, снять его, вынести наружу, взять новый элемент, внести, поставить на место и приварить трубопроводы. Кому же еще делать таких умных роботов, как не японцам?
Чтобы читатель в полной мере мог представить себе всю степень сложности проекта, приведу еще пару фактов. Электропроводники, которые создают в реакторе магнитное поле для удержания плазмы, должны быть в состоянии сверхпроводимости. А для этого их нужно охлаждать до космических температур. Дорого, конечно, но без этого никак не обойтись. При обычных температурах потери электроэнергии на создание сверхмощного магнитного поля будут так велики, что обессмыслят всю затею с реактором: он по большей части будет работать сам на себя – львиная доля энергии начнет уходить на поддержание огромных токов для создания магнитного поля, удерживающего плазму. Поэтому возле реактора придется строить особый охлаждающий завод для поддержания температуры проводников на уровне минус 270 градусов Цельсия. При этом внутри самого реактора температура плазмы будет плюс сто миллионов градусов по Цельсию. Красиво!
Кроме того, есть предложение – и Велихов высказал его совершенно спокойно, без тени сомнений, точно так же легко, как он оперирует десятилетиями в будущем и миллиардами долларов в настоящем – о том, что топливо для термоядерных реакторов, возможно, будут добывать на Луне.
Дело в том, что в результате постоянного космического облучения в лунном грунте образуется много гелия-3. Так что придется строить на Луне обогатительные фабрики и налаживать постоянный транспорт. Скорее всего, фабрики эти будут полностью автоматическими, чтобы по минимуму держать на Луне вахтовиков.
Лунная программа не менее затратна, чем термоядерная, но в освоении Луны может помочь вот что. Всегда, когда нечто новое только-только начинает производиться, оно стоит очень дорого. И только потом, по мере налаживания массового производства, продукт резко дешевеет. Когда-то сотовые телефоны стоили чуть ли не по штуке баксов и позволить их себе могли только отдельные бизнесмены. Но по мере «массовизации» стоимость аппаратов и связи упала настолько, что нынче телефон носят даже дети и нищие… Когда-то атомная энергия была крайне дорога, а потом ее стоимость упала до вполне конкурентных величин. Возможна ли «массовизация» Луны? Как часты должны быть рейсы за лунным топливом? Сколько вообще нам нужно этого обогащенного гелия-3? Немного. Поскольку, в отличие от обычных станций, термоядерные почти не тратят вещество для производства энергии. Давайте сравним…
Подсчитано, что за полвека работы одна тепловая станция, произведя 550 миллиардов киловатт-часов электроэнергии, сжигает 240 миллионов тонн каменного угля (3,8 миллиона вагонов) или 120 миллионов тонн мазута (1,9 миллиона цистерн). При этом сгорает 500 миллионов тонн атмосферного кислорода, а в окружающую среду выбрасывается около 600 миллионов тонн окислов углерода, 13 миллионов тонн окислов серы, 6 миллионов тонн окислов азота, 125 миллионов тонн золы. Но самое парадоксальное состоит в том, что радиоактивное заражение местности при этом выше, чем если бы на месте этой тепловой станции стояла станция атомная! Дело в том, что в органическом топливе содержатся мизерные примеси радиоактивных элементов. Их очень-очень мало. Но за полвека работы ТЭС выбрасывает в атмосферу полония, тория и радия «на общую сумму» в 826 кюри.
