ТЕРМОЯД:

В канун 40-летия Октября, выступая в атомном центре Харуэлл (Англия), И. В. Курчатов прочел два ставших знаменитыми доклада — один по атомной энергетике СССР, другой — по управляемому термоядерному синтезу,— сыгравших решающую роль в развитии международного сотрудничества.

Сегодня на установках типа «Токамак», идея которых была выдвинута в нашей стране в 50-х годах, достигнуты наибольшие пока успехи в деле обуздания термояда.

В год 70-летия Октября мы предлагаем вниманию читателей интервью нашего специального корреспондента, кандидата технических наук Юрия САМОЙЛОВА с директором отделения физики плазмы Института атомной энергии имени И. В. Курчатова Борисом Борисовичем КАДОМЦЕВЫМ, а также публикуем фрагменты из харуэлльского доклада Игоря Васильевича Курчатова, на многие годы вперед предвосхитившего развитие работ по управляемому термоядерному синтезу.

СЕГОДНЯ...

Борис КАДОМЦЕВ,

академик,

лауреат Ленинской премии

— Борис Борисович, судя по последним сообщениям печати, физики постепенно приближаются к заветной цели — созданию термоядерного реактора. Наверное, в тумане будущего уже можно разглядеть основные контуры центрального узла термоядерной электростанции (ТЯЭС)?

— Не только контуры, но и ряд важнейших конструктивных узлов. Первый реактор, думаю, представит собой установку типа «Токамак». Его огромный полый «бублик» из нержавеющей стали разместится внутри катушек, создающих сильное магнитное поле. В сущности, это трансформатор, где первичная обмотка выполнена в виде индуктора (катушки возбуждения, подсоединенной к источнику питания), а единственный «виток» вторичной обмотки — не что иное, как тороидальная вакуумная камера, заполненная газовой смесью из дейтерия (Д) и трития (Т) — изотопов водорода. Давление ДТ-смеси выбирается таким образом, чтобы обеспечить оптимальные условия ее пробоя за счет ЭДС, индуцируемой вихревым электрическим полем. Пробой ведет к ионизации газа и возникновению в плазме тока, нагревающего ее до нескольких десятков миллионов градусов. С помощью средств дополнительного нагрева температуру следует поднять до 100 млн. градусов. При этом эффективно протекает реакция синтеза — слияние ядер дейтерия и трития с образованием ионов гелия и нейтронов и выделением огромного количества энергии. 80% ее приходится на быстрые нейтроны и 20% на заряженные частицы (ионы гелия).

— Как предполагается преобразовать эту энергию в электрическую?

— В отличие от нейтронов, вылетающих из камеры с огромной скоростью, ионы гелия останутся в плазме и отдадут ей энергию, которая затем передастся стенке. Поэтому самый простой способ утилизации этой энергии — охлаждение нагреваемой плазмой стенки

камеры, например, водой, которая превратится в пар, а он будет вращать турбины, как на обычной электростанции. Но энергию нейтронов также можно использовать. Для этого на их пути нужно поставить теплообменник, рабочая поверхность которого выполнена из материала-замедлителя. Сталкиваясь с его атомами, нейтроны будут отдавать свою энергию, которая в конечном счете пойдет на нагрев пропускаемой через теплообменник воды.

— Чтобы поддерживать термоядерную (как, впрочем, и любую другую) реакцию, нужно в активную зону реактора постоянно вводить все новые и новые порции топлива. Интересно, в каком виде оно будет поступать?

— В виде льдинок замороженной до очень низкой температуры смеси изотопов водорода. Миллиметровые шарики

ежесекундно выстреливаются со скоростью пули в горячую плазму. При всей своей экзотичности этот метод не является фантастикой. Он прошел успешную проверку на установках.

— В атомных реакторах при неблагоприятном стечении обстоятельств цепная реакция деления урана может привести к мгновенному освобождению энергии. Чревата ли взрывом реакция синтеза, которая будет проходить в термоядерном реакторе?

— Подобная ситуация здесь просто невозможна в принципе, поэтому термоядерные электростанции значительно безопаснее атомных. В термоядерный реактор свежее топливо вводится ничтожными порциями. Запасы горючего в нем не накапливаются, поэтому его безопасность обеспечивается автоматически.

Электромагнитная волна по волноводу (6) поступает внутрь токамака и отдает энергию плазме (7), нагревая ее. Постоянное магнитное поле создается с помощью сверхпроводящих обмоток (4), охлаждаемых гелием.

Гиротрон действует следующим образом. В открытый с двух концов резонатор впрыскивается пучок электронов. Под действием магнитного поля они начинают вращаться, возбуждают и «накачивают» энергией электромагнитную волну. Она покидает резонатор и устремляется по волноводу в систему нагрева плазмы. Здесь происходит обратный процесс. Волна возвращает запасенную энергию электронам плазмы. Те, в свою очередь, разгоняются и передают свою энергию другим заряженным частицам — в результате температура плазмы резко растет. Далее,

СХЕМА СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО НАГРЕВА ПЛАЗМЫ.

Электроны испускаются катодом ()) и попадают в резонатор (3). В нем под воздействием постоянного магнитного поля их траектории закручиваются в спираль (2), генерируя электромагнитную волну. Затем электроны поступают на коллектор (5).

36