ИЗКУСТВЕНИТЕ ЗВЕЗДИ

[П. Теодосиев]

ИЗКУСТВЕНИТЕ ЗВЕЗДИ

Хората разбраха как и защо светят звездите само преди половин век. Малко по-късно те бяха завладени от дръзката мечта да направят изкуствени звезди в земни условия. Тази амбициозна научно-техническа задача получи названието управляем термоядрен синтез (УТС). През 1956 г. известният руски учен Игор Курчатов прочете в Харуел (Великобритания) доклад за термоядрените изследвания в СССР; така беше свалена бариерата на секретността и УТС стана дете на международното сътрудничество — и до днес този проблем се решава със съвместните усилия на всички развити страни.

В основата на УТС стоят т. нар. термоядрени реакции — сливане на ядра деутерий и тритий (тежки изотопи на водорода), при което се отделят огромни количества енергия. Тези реакции протичат при кошмарно високи температури — стотици милиони градуса; при такива температури веществото се намира в състояние на плазма, тоест атомите са се разпаднали на своите съставни части — електрони и ядра. За да бъдат «запалени» термоядрените реакции, трябва в работната среда да има достатъчно количество плазма и тя да просъществува достатъчно време; тези две изисквания се наричат «параметър на удържането» и днес усилията на учените са насочени към неговото постигане.

Разбира се, това е само физиката на УТС. По пътя към практическото реализиране на тази задача стоят голям брой чисто технически задачи. Най-главната е да се направи такава среда (реактор), в която високотемпературната плазма да «виси» свободно в пространството, без да докосва стените, иначе те мигом ще се изпарят. Тъй като плазмата е великолепен проводник на електрическия ток, най-удобно е поддържането й да става с магнитно поле, а самата камера да има формата на тор (геврек). Този тип реактори се наричат токамак (от Тороидална Камера с Магнитно поле) и тази изкуствено измислена думичка влезе във всички езици, като например «лазер» или «спутник».

Първият токамак бе построен в началото на 60-те години и оттогава конструкцията му непрекъснато се усъвършенства, бавно, но упорито преследвайки крайната цел. Днес по света има десетки токамаци — в Русия, САЩ, Великобритания, Германия, Италия, Франция, Япония. Някои от тях ще влязат в историята, като например руският Т-7 — първият в света токамак със свръхпроводящи намотки, или американският «Алкатор» — вече почти стигнал крайната цел. Продължава строителството на гигантите Т-15 и Т-20(СССР), JET (на европейската организация «Евратом»), TETR (САЩ) и т. н. (става въпрос за 80-те г. на XX в.)

През 1979 г. Съветският съюз стана инициатор на нова международна програма за построяване с общи усилия на демонстрационен термоядрен реактор «Интор». Проектирането вече е почти завършило и се смята, че «Интор» ще влезе в действие в началото на 90-те години. Реакторът ще има термоядрена ност 620 МВт, а ще използва само 7 кг тритий годишно.

На въпроса кога ще бъде построена първата термоядрена централа, съветският физик Лев Арцимович отговаря: «Когато от нея ще има най-голяма нужда.» Човечеството се приближава към този ден, изгаряйки ненаситно подарените от природата горива. Ако се запази този темп на енергиен растеж, изхвърляният в атмосферата въглероден двуокис ще предизвика към 2050 г. опасно покачване на температурата, а следователно — и една глобална екологична криза. Изчисленията показват, че през следващия половин век трябва да бъде удесеторен добивът на въглища и да се построят още 10 000 атомни централи. Очевидно е, че УТС ще стане крайно нужен още към края на века. За всеобщо щастие тогава някъде — според експертите — ще бъдат построени първите термоядрени електроцентрали. Ако тази задача бъде реализирана, човечеството ще влезе в XXI век без страх от нови енергийни кризи.

Точно затова «земните звезди» се атакуват от всички възможни посоки. Мнозина днес гледат с надежда и към лазерния термоядрен синтез (ЛТС). Работното вещество — също смес от деутерий и тритий — се опакова във вид на таблетки с размерите на грахово зърно. Тези мишени се изхвърлят като картечна поредица в камерата на реактора и точно в този момент трябва да бъдат взривявани отвън с така наречения драйвър — мощен лезерен лъч или сноп от ускорени йони. Външният повърхностен слой на мишената взривно се изпарява във вакуума (аблация), протича имплозия — взрив навътре. Като резултат плътността и температурата в мишената се покачват до стойности, достатъчни за започването на термоядрен синтез. При всеки микровзрив се отделя енергия колкото от изгарянето на 160 литра нефт — 6000 мегаджаула.

И пред токамаците, и пред лазерните термоядрени центли има за решаване още много инженерни задачи. Най-важната цел е да се постигне необходимото нагряване на плазмата със снопове бързи атоми или токове с висока честота, а също и нейното устойчиво магнитно удържане. По-нататък трябва да бъдат обмислени и другите компоненти на реактора — магнитната, криогенната (охлаждащата) и вакуумната системи, енергозахранването, бланкетът — «одеялото», през което енергията преминава към топлоносителя, и т. н.

Днес е трудно да предскажем кога ще бъде включена първата термоядрена реакция, но най-вероятно е това да стане в «Интор». Но специалистите не спират дотук. В Русия вече (80-те) се проектира опитен термоядрен реактор (ОТР), който ще стане образец за бъдещите термоядрени централи. ОТР ще има радиус само 5,5 м, но температурата в него ще достига до 120 милиона градуса; топлинната му мощност ще бъде 1000 МВт, електрическата — 300 МВт, ще произвежда 150 кг плутоний годишно, а ще консумира само 19 кг тритий годишно.

Учените разполагат с необходимите знания и опит, а доста от конструкциите са вече във вид на чертежи върху работните маси. След 10—20 години на Земята ще бъде запалена първата изкуствена звезда — едно мъничко слънце, което ще стане символ на неуморимия човешки стремеж да съперничи с природата.