Уильям Лоуренс - Люди и атомы
Действие магнитной бутылки основано на трех хорошо известных фактах: 1) газ, например водород, может быть разделен на отрицательные электроны и положительные протоны с помощью электрического разряда. Такой ионизованный газ называется плазмой; 2) электрический ток, пропущенный через ионизованный газ, поднимает его температуру; чем больше ток, тем выше температура. Это дает возможность достичь температуры во много миллионов градусов; 3) наконец, такой ионизованный газ можно превратить в очень узкий луч
* Точнее — магнитной ловушкой.— Прим. ред.
при помощи действующих на расстоянии магнитных силовых линий, которые частицы газа не могут пересечь. Вместо этого частицам приходится двигаться по спиралям внутри мощного магнитного поля, не прикасаясь к стенкам сосуда. Таким образом, можно создать сосуд, в котором узкий луч газа нагрет до температуры во много миллионов градусов, в то время как стенки сосуда остаются холодными, так как ни одна частица плазмы не может покинуть магнитную тюрьму и уйти на стенку.
Существует несколько видов магнитных бутылок. Но у всех них один большой недостаток: они «протекают».
При термоядерном сгорании одного килограмма дейтерия может выделиться энергия, равная 100 миллионам киловатт-часов электроэнергии. Хотя в воде на 6400 ядер обычного водорода приходится одно ядро дейтерия, общее количество дейтерия, содержащегося в океанах и озерах мира, огромно.
Как отметил профессор Лаймен Спитцер младший из Принстона, «если бы энергия, заключенная в этих ядрах дейтерия, была высвобождена в ходе контролируемой реакции и использована для получения электроэнергии, то человечество получило бы фактически неистощимый источник энергии. По самой осторожной оценке энергии дейтерия, содержащегося в водах океанов, хватит более чем на миллиард лет, даже если потребление энергии возрастет во много раз».
Кроме того, что запасы дейтерия на Земле почти неисчерпаемы, производство энергии с помощью термоядерных реакций имеет еще три больших преимущества: 1) это топливо имеется повсюду на Земле, так что любая страна сможет обеспечить себя энергией; 2) при этом процессе не возникают продукты деления, обладающие огромной радиоактивностью, как это имеет место при делении урана.и плутония; 3) в центре реактора гамма-излучение незначительно, что требует меньшего экранирования и что, следовательно, уменьшает вес реактора. Кроме того, процесс синтеза открывает возможность непосредственного производства электроэнергии.
Как сообщила Комиссия по атомной энергии в своем полугодовом отчете конгрессу летом 1957 г., применение радиоактивных изотопов дало американской промышленности 400 миллионов долларов дохода. Профессор Либби предсказал, что к 1960 г. доходы промышленности и сельского хозяйства благодаря мирному использованию радиоактивных изотопов «достигнут 5 миллиардов долларов в год, при этом расходы правительства на получение изотопов не превысят 20 миллионов долларов».
Комиссия в своем докладе также сообщила, что к середине 1957 г. число больных, для лечения которых применялись радиоактивные изотопы, составляло примерно миллион человек.
Особенно широкое применение радиоактивные изотопы находят в диагностике: для исследования функции щитовидной железы, определения объема крови, местонахождения опухолей и исследования деятельности печени. Изотопы применяются при лечении базедовой болезни, рака щитовидной железы, болезней крови — по- лицитемии (избыток красных кровяных шариков) и лейкемии (избыток белых кровяных шариков), сердечных заболеваний, легочного к перитонального скопления жидкости, рака кожи, а также для внешнего облучения тела и в случае повреждений глаза. В настоящее время в Соединенных Штатах работает более сотни терапевтических (радиационных) установок.
Радиоактивные материалы являются важным орудием во многих сельскохозяйственных исследованиях. Применение изотопов способствует лучшему использованию удобрений: созданию новых совершенных регуляторов роста, гербицидов и т. д.; усовершенствованию методов борьбы против болезней растений; получению данных о потребностях животных в питании; усовершенствованию методов борьбы против болезней животных; борьбе против вредных насекомых с помощью стерилизации; использованию инсектицидов; получению точной информации о миграции и зимовке, а также выведению новых, улучшенных пород животных и видов растений.
Измерение, регистрация и наблюдение за толщиной изделий из различных веществ и материалов, таких, как пластмасса, резина, алюминий и табак, сообщил профессор Либби, уже принесли американским промышленникам 120 миллионов долларов дохода и «по-видимому, эта цифра через два-три года возрастет до 1 миллиарда долларов в год».
Новой областью применения радиоактивных изотопов является стимуляция работы нефтяных скважин. Уже сейчас доходы от применения изотопов составляют, как стало известно, 180 миллионов долларов в год. Эта новая сфера применения радиоактивных разведчиков, заявил профессор Либби, «является огромным потенциальным источником доходов для нашей нефтяной промышленности, так как позволяет из одного и того же участка извлечь гораздо больше нефти и с меньшими затратами. Мне кажется, что применение изотопов скоро будет приносить до одного миллиарда долларов дохода ежегодно».
Исключительно огромные возможности для применения изотопов открываются в области использования радиоактивных препаратов и продуктов органической химии. На опытной станции при Аргоннской национальной лаборатории КАЭ, недалеко от Чикаго, выращиваются различные лекарственные растения в атмосфере радиоактивного углекислого газа на почве, содержащей некоторые радиоактивные минералы. В результате «у нас теперь имеется настоящее национальное богатство в виде целого «склада», заполненного радиоактивными растениями многих видов, готовых для химической переработки, которая необходима при производстве нужных лекарственных и химических средств»,— заявил доктор Либби.
Эти радиоактивные сельскохозяйственные продукты представляют большую ценность для биохимических и медицинских исследований. Кроме того, сказал профессор Либби, они могут быть «особенно полезны в обычной медицинской практике, и врачи, возможно, скоро станут применять радиоактивные пилюли для диагностики».
«После приема больным пилюли радиоактивного сахара,— заявил он,— можно легко и просто проверить наличие у него диабета. Можно попросить больного надуть шар, а затем проверить содержание радиоактивного углекислого газа в выдыхаемом им воздухе. Можно также проверить наличие радиоактивного сахара в крови и моче в разное время».
Атомные реакторы, главным образом в Англии и Соединенных Штатах, уже произвели сотни миллионов киловатт-часов электроэнергии. Предсказывают, что к 1970 г. общая мощность атомных электростанций составит по' крайней мере 15 миллионов киловатт — примерно в пятьдесят раз больше, чем производится в настоящее время. Полагают, что стоимость атомной электроэнергии к концу 60-х годов в Соединенном Королевстве станет ниже стоимости электроэнергии, вырабатываемой обычными способами, и в период с 1963 по 1973 гг. сравняется в других странах, включая и ряд районов США.
Малогабаритным атомным установкам, которые могут быть использованы в качестве двигателей для ракет, кораблей, самолетов, был посвящен доклад представителей научной лаборатории Лос-Аламоса и Ливерморской лаборатории Калифорнийского университета США. В этих установках будет использоваться высокообогащенный уран,* а замедлителем служить графит. Опыты показывают, что подобный реактор может быть «очень небольшим и легким»: он представляет собой куб с ребром в 1,2 метра, в который загружено 60—80 килограммов урана-235.
В ядерной ракете водород может служить и как рабочее тело, и как охладитель: газ, проходя через реактор, нагревается, а выходя из него, создает тягу.
Атомные реакторы работали надежно, аварии случались редко и никакой опасности для обслуживающего персонала не возникало.
Доктор Чемберлен из Пенсильванского университета сообщил на конференции, что радиоактивные изотопы стали «точными инструментами». Например, сейчас можно снимать «замедленные фильмы» о протекании жизненных процессов, вводя в организм подопытных животных радиоактивные изотопы и затем замораживая их в жидком азоте (через определенные интервалы времени); таким образом получаются фотографические отпечатки каждой стадии процесса.
В докладе представителей Калифорнийского университета рассказывалось о применении «меченых» атомов для исследования жизненных процессов превращения в организме коров, свиней и кур пищи в молоко и яйца. Исследованы все стадии этих процессов внутри организма животного.
На конференции было заявлено, что существует необходимость в новых международных соглашениях для решения проблем, связанных с появлением транспортных реакторов, сбросом радиоактивных отходов в океан и возможным ущербом, который государство может причинить какой-либо другой стране за пределами своих национальных границ из-за аварий на реакторе.
