Глеб Анфилов - Искусственное Солнце

Самая крупная из магнитных ловушек Института атомной энергии Академии наук получила имя «Огра». Построена она под научным руководством лауреата Ленинской премии И. Н, Головина. Макет этого замечательного инженерного сооружения вызвал законное восхищение ученых, собравшихся в сентябре 1958 года в Женеве.

«Огра» — широкая стальная труба (внутренним диаметром 1,4 метра), вокруг которой устроены, обмотки магнитной ловушки.

Расстояние между пробками ловушки может быть доведено до 12 метров. Для впрыскивания в камеру ускоренных ионов молекул водорода устроен особый инжектор. Перед экспериментом в камере создается глубочайший вакуум—давление меньше миллиардной доли атмосферного. Для этого служит система специальных насосов. Об огромном «аппетите» установки говорит хотя бы то, что одна обмотка ее потребляет до четырех тысяч киловатт электроэнергии! Целая энергоподстанция обслуживает этот громадный физический прибор.

Сооружение «Огры», в котором участвовало содружество многих коллективов ученых и инженеров, завершено летом 1958 года. Сообщалось, что после наладки установка будет использована для широких экспериментов, направленных все к той же великой дели — к поискам методов возбуждения мирных термоядерных реакций.

Работа предстоит колоссальная. Еще до постройки «Огры» теоретики предсказали немало «подводных камней» на пути грядущих исследований. Но трудности не пугают физиков, твердо уверенных в конечной победе. Настало время, когда движение вперед в проблеме искусственного солнца возможно лишь с помощью мощнейших экспериментальных средств, на основе опытов фантастической сложности и точности.

Другой дороги нет.

«Не делая этого, — пишет И. В. Курчатов, — мы напоминали бы того софиста, который утверждал, что не войдет в воду, пока не научится плавать».

Несмотря на немалые успехи в борьбе науки за искусственное солнце, физики еще предпочитают говорить, что исследования проблемы пока находятся в стадии разведки. Но если это и разведка, то, безусловно, очень глубокая. Искатели «звездной спички» уже близки к разгадке тайны устойчивости плазмы, к долгожданным вершинам сверхвысоких температур, которые без взрывов воспламенят термоядерный синтез в мирных реакторах электростанций, заводов, кораблей. Залогом грядущих успехов служит хотя бы то, что чем дальше продвигаются исследования, тем больше появляется новых идей, новых направлений экспериментальной работы.

Есть опасение, например, что в обычной магнитной ловушке плазма окажется не слишком устойчивой из-за выпуклостей на ее поверхности. Целые комки плазмы, отделяясь от выпуклостей, могут вываливаться наружу. Чтобы избежать таких неустойчивостей, можно надеяться уложить плазму как бы на магнитные «подушки»— удержать ее системой магнитных полей, которые всюду сделают поверхность плазменного скопления вогнутой.

Стремясь укрепить, утрамбовать и разогреть плазму, физики предложили и другое — строить камеры в форме полого кольца, свернутого на манер восьмерки. Плазма в них укрепляется как бы скрученным в жгут магнитным полем и под напором магнитного же «насоса» может быть сильно раскалена. Такая идея на Второй женевской конференции была обо-снована учеными США. Американский физик Л. Спитцер построил на ее основе экспериментальную камеру под названием «Стеллерейтор».

В докладе Л. А. Арцимовича на той же конференции упоминалась еще одна возможность: создать внутри замкнутой овальной камеры гофрированное магнитное поле — в форме трубки противогаза. Подобное поле может быть возбуждено электрическим током в катушке, навитой по поверхности камеры не сплошным слоем, а отдельными секциями с попеременно противоположным направлением витков. Поток плазмы в этом устройстве как бы все время сжимается, фокусируется. Таким образом, должен предотвращаться «дрейф» плазменных частиц к стенкам камеры.

Все эти системы, однако, еще не вполне удовлетворяют физиков. Заряженные частицы все же могут «удирать» из них к стенкам камеры, как и через пробки обычной магнитной ловушки. Ученые же мечтают создать идеальную ловушку — такую, чтобы из нее не сумела уйти ни одна частица. Собрать плазму в эластичный магнитный мешок и крепко-накрепко завязать его — вот куда направлена мысль исследователей. И путь к такой идеальной ловушке уже нащупан: надежно «заткнуть» отверстия в магнитной ловушке способно, как показали первые опыты, сочетание постоянных магнитных полей с высокочастотными.

Правда, создание полей такого рода требует больших затрат энергии. Но пути к поискам выхода не закрыты. Очень уж заманчиво добиться того, чтобы плазма висела в реакторе, ни на что вещественное не опираясь, ни к чему не прикасаясь — будто легендарный гроб Магомета. Издалека, «по радио», к ней будет подаваться высокочастотное поле, которое, может быть, не только запрет плазму, но и нагреет ее.

В наших мечтах получается нечто схожее с редчайшим явлением природы — шаровой молнией. Удивительные особенности ее поведения, вероятно, знакомы читателю. Об этом рассказывается во многих популярных книгах и статьях. Физическая сущность этого необычного грозового разряда поныне во многом загадочна для науки. Но в какой-то мере ее, быть может, законно уподобить плазменному разряду в «закупоренной» магнитной ловушке. Недаром, по мнению ряда ученых, в шаровой молнии главную роль играют именно высокочастотные электромагнитные поля.

От грозового облака вниз низвергаются мощные радиоволны. Некоторая доля их отражается от земной поверхности. Отраженные радиоволны складываются с падающими, образуя в определенных местах «пучности» — как бы сгустки электромагнитного поля. В этих местах может происходить разряд — ионизация, сильный разогрев и яркое свечение газа. Словом, шаровая молния — это видимый и осязаемый «узелок» плазмы на незримых электромагнитных полях.

Кто знает, возможно, и наше рукотворное солнце будет подожжено более или менее точным подобием шаровой молнии, созданной искусственным способом.

Летом 1955 года, на открытии Первой международной женевской конференции по мирному использованию атомной энергии, ее председатель индийский физик Хоми Баба заявил: «Я беру на себя смелость предсказать, что освобождение энергии синтеза контролируемым способом будет осуществлено в ближайшие два десятилетия». Многим ученым — участникам конференции — предвидение индийского физика показалось чересчур смелым. Любопытно, что в числе наиболее закоренелых скептиков оказался и Джон Кокрофт — тот самый, что возглавляет теперь исследования на «Зэте». Говорят, Баба и Кокрофт серьезно поспорили на эту тему и даже заключили пари. Но прошло меньше трех лет, и Кокрофт сделал собственное предположение о минимальном сроке достижения заветной цели. Какой же период он назвал? Десятилетний!

На Второй международной женевской конференции Баба, верный своему первоначальному предсказанию, назвал семнадцатилетний период (так как с 1955 года прошло 3 года). Вообще, на этой конференции уже почти не нашлось скептиков, не веривших в более или менее скорое решение проблемы мирного термоядерного синтеза. Исключение составлял, разве, лишь американский «отец водородной бомбы» Э. Теллер. Он пропагандировал сомнительную и опасную идею промышленного освоения водородных взрывов— идею, направленную, по существу, к оправданию продолжения вредоносных испытаний водородных бомб. Овладение же управляемым термоядерным синтезом Теллер отодвинул к началу XXI века.

Вряд ли стоит гадать о точных сроках окончательного успеха. И. В. Курчатов, выступая на XXI съезде партии, не счел возможным делать такие предсказания. Ясно лишь, что, хотя впереди еще огромные трудности, торжественное открытие первенца мирной термоядерной энергетики не за горами. За это говорит благотворный дух международного научного сотрудничества в решении великой проблемы управляемого термоядерного синтеза, дух, который наметился еще после памятного выступления И. В. Курчатова в Харуэлле, затем развивался и ярко проявился на Второй женевской конференции.

Разумеется, замечательную роль сыграло бы здесь полное прекращение тягостной «холодной войны».

Во всяком случае, термоядерный реактор будет создан. С этим не спорит никто.

И уже сегодня мы можем кое-что сказать о земном образе искусственного солнца, сотворенного всепобеждающим человеческим трудом.

Мы должны несколько разочаровать романтиков, которые, читая эту книгу, может быть, ожидали в конце концов описания какого-то подобия настоящему Солнцу — скажем, гигантского термоядерного огня, зажженного на искусственном спутнике Земли.