Легкий гелий – трудный сценарий

Российский многоразовый корабль 'Клипер', возможно, станет транспортным средством доставки гелия-3 с Луны.
Фото пресс-службы Роскосмоса

Недавно академик РАН, профессор Мэрилендского университета Роальд Сагдеев заявил в одной из своих статей, что, по его мнению, промышленная реализация термоядерного принципа получения энергии возможна не ранее 2100 года. Многих потрясло это пророчество, не исключая меня. Но это временное замешательство не привело к пересмотру собственной оценки. Убежден, что первая термоядерная электростанция на микровзрывах заработает, если не будет слишком сильных помех помимо научно-технических, не позднее 2025–2035 годов. Если бы академику Сагдееву термояд не наскучил с середины 1980-х, то со своей теоретической школой он смог бы, уверен, приблизить освоение термояда лет на пять: я имею в виду не с 2100 года на 2095-й, а с 2035-го на 2030-й.

Позволю себе напомнить, что первый термоядерный прогноз прозвучал в выступлении открывателя изотопов британца Фредерика Содди (1877–I956). B его книге «Разгадка радия», опубликованной в 1908 году (на русском она вышла в 1924 г.), он писал: «...наступит день, когда мы будем разлагать и восстанавливать элементы... и мир будет черпать новую энергию... мы научимся трансформировать элементы по желанию, и... ключ от сокровищницы природы окажется в наших руках». Содди ассоциировал эту возможность со способностью человечества «исследовать Космос и даже мигрировать в иные миры». Содди, между прочим, еще в 1913 году прогнозировал, что первая АЭС будет пущена в 1953-м! (Первая промышленная АЭС была введена в эксплуатацию в 1954 году в Обнинске, СССР.)

Но уже на наших глазах, под вескими аргументами «зеленых», блеск технократического рая стал меркнуть. Ожидание Содди, что отходы АЭС должны содержать много золота, обернулись Чернобылем... Затем началась истерия угрозы глобального потепления, практически сводящаяся к прогнозам типа превращения Майами в Сахару. Это невыносимо – прежде всего для США. Но для истых американцев это еще невыносимее в силу параллельного прогноза превращения нашей Сибири в Майами.

Почему же Америка вышла из Киотского протокола, не прислушавшись к озабоченности «зеленых»? Академику Роальду Сагдееву это виднее из американского далека. Но не потому ли, что вся промышленность мира добавляет всего лишь одну тысячную того количества тепла, что Земля получает от Солнца? И даже согласно самым кошмарным прогнозам, что через сотню-другую лет глобальное тепловое загрязнение не превысит сотой притока солнечного тепла. Вместе с тем ясно, что локальное тепловое загрязнение может стать непереносимым.

Но хуже другое. Наш мир отравляется кое-чем гораздо опаснее тепла. Зола традиционных ТЭС содержит вредные продукты, масса которых превышает их мировое промышленное производство: мышьяка – в 6 раз, кобальта – в 12, урана – в 70! Поэтому-то во Франции около четырех пятых электричества генерируется на АЭС. Но важно еще и то, что Франция минимально зависит от стран Востока с их нефтяным океаном! Другое – США, где и внешняя политика и военный бюджет, достигающий полтриллиона долларов, и вся индустрия привязаны к ближневосточным, отчасти и к российским, традиционным источникам энергии. США легко могли бы «наклепать» лишнюю сотню-другую «безопасных» АЭС, но чем больше таких объектов, тем выше вероятность терактов в их адрес.

Итак, Америке исключительно важен термояд – в отличие от России, которая, пока термояда нет, кайфует на углеводородах. Нe позднее 2011 года США овладеют микровзрывным термоядом, в котором в качестве топлива используется смесь дейтерия с тритием. Еще через три-четыре года тритий в этой паре будет заменен на гелий-3. Кстати, чтобы запустить эту термоядерную реакцию с гелием-3, американцам придется достичь плотностей и температур, превышающих, соответственно, в 10 и 30 раз те, что существуют внутри Солнца.

Дело в том, что тритий, составляющий 50% нынешнего термоядерного топлива, очень опасен экологически и комплексы с тритием уязвимы в смысле террористической угрозы. Поэтому оправданны сценарии термоядерной энергетики на смеси нерадиоактивных компонентов: дейтерия с легким изотопом гелий-3. Отсюда и новая российская мода на лунный гелий-3, очаровавший даже такого прагматика, как Анатолий Чубайс...

Но самая главная опасность – террористическая – устраняется переходом на чистый или почти чистый дейтерий. Переход на еще более экологичный гелий-3 с дейтерием тогда уже не столь радикально выгоден, если вообще выгоден для промышленной энергетики. Уверен, что гелий-3 – это роскошь для массового производства энергии и такую роскошь позволят себе разве что США. Поэтому там так ждут российских поставок лунного гелия. Гелий-3, то ли с Луны, то ли как продукт подземных взрывов модифицированных водородных бомб, исключительно хорош для «специальных» термоядерных комплексов, начиная с пилотируемых космических кораблей и, не исключено, для термоядерных океанских кораблей и даже крупных аэропланов – массой от двух тысяч тонн и более. Это важно и для России, если собственное авиастроение не будет удушено...

Для полета на Марс и обратно хватит 1,5–2 тонн гелия-3, причем мощность «на форсаже» корабля с термоядерным двигателем достигнет пиковой мощности всех электростанций России (200 ГВт)! Прелесть такого космического аппарата – в темпе доставки к Марсу и обратно: свыше 100 км в секунду, то есть раз в десять быстрее традиционных ракет на химическом топливе и в несколько раз быстрее ракетных систем с двигателями на основе делящихся материалов. Разве не стоит стараться, в том числе и ради гуманного отношения к космонавтам? Такая скорость освободит космонавтику от ожидания противостояний Марса с Землей: выбор времени старта станет свободным, а Марс окажется достижим за 3–4 недели.

Итак, если не будет слишком много чересчур масштабных войн, природных, техногенных и социальных катастроф, не говоря о пандемиях, то человечество сможет выделить десятки триллионов долларов за дюжину-другую лет на термояд, а не на все более красивую жизнь неоварваров. Россия тогда сможет потратить, вкупе с такими союзниками, как Китай, Индия и даже Швеция, многие сотни миллионов на подземные ядерные испытания, позволяющие оптимизировать конструкции микробомб с различными, в том числе содержащими гелий-3, видами топлив, догнав США.

Кто поможет Японии, заинтересованность которой в термояде как факторе суверенитета несомненна, не знаю: может быть, Россия – в обмен на снятие претензий нашего дальневосточного соседа на Курилы? Логично.

Китай и Франция не отстанут в этой гонке, тем более что под Бордо уже возводится лазерно-термоядерный комплекс, аналогичный тому, что заработает в 2010 году под Ливермором (США).

А академику Сагдееву тем не менее, пользуясь случаем, хочу выразить глубокую благодарность за то, что еще в 1975 году журнал «Доклады АН СССР» напечатал по его рекомендации мою статью о сверхплотном сжатии материи «не по-американски». А это может оказаться кстати именно для перспектив реализации термояда.

Микровзрывной термояд

Хотя метод удержания высокотемпературной плазмы с помощью магнитного поля (метод ТОКАМАКов) в настоящее время наиболее разработан, это не единственный способ получить управляемую термоядерную реакцию. Многие ученые считают, что для ее проведения большие перспективы имеет способ микровзрывов.

Суть его в следующем. Из смеси дейтерия с тритием изготовляются маленькие твердые шарики диаметром около 1–2 мм. Такой шарик облучается одновременно с разных сторон очень мощными лазерными или электронными лучами (не менее восьми). Время облучения дейтерий-тритиевого шарика – миллиардные доли секунды. В этом случае образовавшаяся дейтерий-тритиевая плазма будет не только разлетаться в разные стороны, но и сжимать неиспарившуюся центральную часть шарика. В результате сильного сжатия центральной части шарика (в сотни и даже тысячи раз) и одновременного ее нагревания возникает термоядерная реакция.

Термоядерная реакция в данном случае происходит в непрерывно следующих один за другим взрывах дейтерий-тритиевых шариков-мишеней. Поэтому метод и назван методом микровзрывов (или импульсным). В импульсном методе нет необходимости в магнитной изоляции плазмы – время протекания термоядерной реакции настолько коротко, что реакция успевает завершиться до того, как плазма остынет.

Как показывают расчеты, суммарная энергия, передаваемая шарику-мишени одновременно воздействующими на него лучами, должна составлять не менее 100 кДж. Время же воздействия очень мало – миллиардные доли секунды. В итоге получается, что потребная (в течение всего лишь нескольких наносекунд) мощность составляет около 100 млрд. кВт. Огромная величина!