Токамак — солнечный удар по России

Поэт Маяковский, который зазывал к себе в гости земное светило, считал, что «закат пылает в сто сорок солнц». При всей смелости поэтической фантазии Владимир Владимирович никогда не смог бы вообразить, что через несколько десятков лет Солнце на самом деле будет заглядывать «на чаепитие» к человеку, только температура его неизмеримо выше. К сожалению, произошло это за семь морей от Акуловой Горы, где мечтал Маяковский, хотя могло обернуться иначе.

Одним из несомненных научных приоритетов нашей страны были токамаки. Эти установки были придуманы в СССР в 1950-х годах. Термин тоже наш — тороидальная катушка магнитная. В СССР была разработана теория — и в 1954 году построен первый в мире токамак. Участвовали самые светлые умы — Лаврентьев, Тамм, Сахаров, Арцимович, Головин, Кадомцев, Явлинский (родственник политика). Во время знаменитого визита Хрущева в Великобританию в 1956 году Курчатов поразил английских ученых рассказом о нашем токамаке и призвал к сотрудничеству в мирной ядерной энергетике. В Англии первый токамак построили только в 1968 году, в США — еще позже.

Установка для удержания плазмы в магнитном поле открывает путь к термоядерной энергии. То есть токамак — это Солнце в лабораторных условиях. А потом — в промышленных. Иными словами, в токамаке синтезируются те же реакции, которые идут на Солнце. Это решение всех энергетических проблем человечества. Невиданная технологическая революция, о последствиях которой можно писать целые диссертации. Первое следствие — термояд делает ненужными традиционные углеродные источники энергии, то есть нефть, газ и уголь.

На советских токамаках была достигнута температура 10 миллионов градусов, но добиться стабильного удержания плазмы, которая не должна прикасаться к стенкам, не удалось. Плазма должна висеть в токамаке, как гроб Магомета в пещере. Для управляемой термоядерной реакции это принципиальный момент.

И вот прорыв — в Массачусетском технологическом институте (МТИ) получена устойчивая плазма с температурой 35 миллионов градусов. Время удержания немыслимое — 2 секунды. Нет, это не мгновение, это огромный шаг для человечества. Когда Эдисон однажды утром обнаружил, что его электрическая лампочка горела всю ночь, он облегченно вздохнул и сказал, что теперь лампочка будет гореть, сколько он захочет.

Для сравнения: температура на поверхности Солнца — 6 тысяч градусов, температура ядра — 13,5 миллиона. В МТИ добились самого высокого давления плазмы за всю историю исследований — 2 атмосферы. В токамаке происходили 300 триллионов реакций синтеза дейтерия и трития в секунду, индукция магнитного поля достигла 5,7 тесла (сувенирный магнит на холодильнике создает поле в 1 тысячу раз меньше).

Помимо чисто физических параметров, полученных на токамаке МТИ, этот результат важен по той причине, что он получен в небольшой установке (объем — 1 кубометр). То есть особых материальных и финансовых средств не требуется, что открывает путь к термоядерной энергии частным компаниям. Как показывает опыт космических исследований в США, появление в этой сфере частных компаний и инвесторов (Элон Маск, Пол Аллен, Ричард Брэнсон и другие) резко ускоряет научно-технический прогресс и обещает принципиально новые результаты.

Уже сейчас Tokamak Energy в Национальной лаборатории синтеза в Великобритании собирается получить устойчивую плазму к 2025 году. Фирма Skunk Works, принадлежащая Lockheed Martin, в 2014 году заявила о принципиальном прорыве, но эксперты поставили результат под сомнение. Группа Tri Alpha Energy применяет технологию ускорителей частиц и финансируется Полом Алленом, основателем Microsoft. В General Fusion, которая спонсируется главой Amazon Джеффом Безосом, пытаются удержать плазму с помощью магнитного вихря из расплавленного свинца и лития. В конкуренции участвуют Helion Energy, First Light Fusion и Dynomak из Вашингтонского университета. Взрыв интереса к термояду и уже полученные результаты дают основания считать, что успех не за горами.

Конечно, главная термоядерная установка в мире — ИТЭР. В проекте участвуют ЕС, Россия, Китай, Индия, Южная Корея и Япония, недавно США решили вернуться в международную команду. Экспериментальный реактор строится на юге Франции, в 60 километрах от Марселя. ИТЭР — это гигантский токамак высотой с 7-этажный дом. Магниты весят, как аэробус. Мощность — 500 мегаватт, как у ядерных реакторов. Первые эксперименты намечены на 2025 год. Общая стоимость проекта достигает 19 миллиардов евро. Надо признать, что Россия вносит мзду исправно, хотя не сумела продавить строительство ИТЭР под Санкт-Петербургом.

Помимо денег, Россия вносит технологический вклад — сверхпроводящие магниты, а также бланкеты — устройства, которые улавливают высокоэнергетичные нейтроны, образующиеся при термоядерной реакции. В тендере участвовали 17 мировых фирм. Было выбрано 3 компании, в том числе Чепецкий механический завод, который входит в систему Росатома.

Это, конечно, радует, но вспоминается, как несколько лет назад уникальные кристаллы для Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе к изумлению всего мира были выращены на Богородицком заводе в Тульской области. К сожалению, этот заказ оказался для завода последним. В российской экономике завод оказался невостребованным, признан банкротом и разваливается, как покинутый город.

История сверхпроводников в нашей стране не дает оснований для ликования, несмотря на то, что в этой области работали Нобелевские лауреаты Ландау, Гинзбург, Абрикосов. Наша страна имела все возможности стать мировым лидером. В годы «перестройки» в Черноголовке было проведено выездное заседание Политбюро по поводу высокотемпературных сверхпроводников. Горбачеву и Рыжкову показали отечественный сверхпроводящий многожильный кабель, как когда-то Сталину демонстрировали атомную бомбу. Советские лидеры согласно кивали, но политические заботы были важнее технологической революции. Все утонуло в посулах и сладких прожектах. Уникальный Ульбинский завод в Усть-Каменогорске, где делали сверхпроводники, отвалился Казахстану, хотя он совсем в этом производстве не нуждался.

Когда будет приручен термояд? Скорость научного прогресса на всех направлениях неуклонно возрастает. Многие эксперты считают, что следующие прорыв и революция произойдут в области энергетики, а не в нанотехнологиях, в которые вложилась Россия, поверив близким к власти и лично заинтересованным в этой области ученым.

Термояд смертельно опасен для России, это солнечный удар для российской экономики. Несмотря на мантры об импортозамещении, бюджет по-прежнему формируется за счет торговли углеводородами. 60 процентов экспортных поставок — это нефть и газ. Год назад было 69 процентов. При этом растет физический объем поставок природных ресурсов (нефти — на 5 процентов, газа — на 16 процентов), но цены все ниже. По нефти доход упал в 1,5 раза, по газу — на треть. Продаем больше, получаем меньше.

Итак, СССР подсказал человечеству идею токамаков. А России теперь расхлебывать. Или есть другие соображения?

Сергей Лесков