Энергия будущего

Итак, есть камера-цилиндр и источник электроэнергии. Можно начинать эксперимент. Создается вакуум, и цилиндр заполняется азотом. Почему этим элементом?

Это вызвано соображением осторожности. Хотя теория и предсказывает, что при заполнении камеры дейтерием ничего страшного не должно произойти, все же, поскольку речь идет о термоядерной реакции, лучше сначала сделать пробу на азоте.

Электрическая энергия накоплена. Разряд! Вспышка света! Взрыв! Нет, цилиндр не разорвался, только разряд был эффектным, подобным взрыву. Все произошло так, как и предполагали теоретики. При протекании тока образовалась плазма. Магнитное поле сжало ее в плазменный сверкающий шнур.

Опыт повторяется. Затем проводится третий, четвертый… и каждый раз меняются условия проведения эксперимента. Наконец можно ввести в камеру и термоядерное сырье — дейтерий. Реакция может пойти и при взаимодействии одних его ядер. Вводить радиоактивный элемент тритий пока нежелательно: обеспечение безопасности слишком усложнит эксперимент.

Снова разряд, вспышка, оглушительный выстрел, опять плазменный шнур. И что же? Была ли термоядерная реакция? Как определить это простейшим образом?

Высвободилась ли в результате реакции энергия?

Мы еще не говорили, в каком виде она в такой реакции выделяется; очевидно, что в форме кинетической энергии новых элементов, образующихся при синтезе. Например, в случае реакции дейтерия с тритием — это должен быть атом гелия с энергией 3,5 Мэв (1,7∙10^-19 кВт ч). Об этой энергии, которую несут продукты синтеза, шла речь выше, когда мы говорили о мощности, выделяемой в объеме плазмы. За счет ее и должна поддерживаться температура. Однако в первых лабораторных опытах она могла быть (в действительности так и было) очень малой, настолько малой, что ее невозможно было обнаружить на фоне той энергии, которая вводилась в плазму электрическим разрядом. Но, кроме новых ядер, при синтезе дейтерия и трития освобождается еще и нейтрон с гораздо большей энергией, равной 14 Мэв (6,8∙10^-19 кВт ч).

В реакции синтеза дейтерий — дейтерий (Д — Д) также освобождаются нейтроны. Наличие этих частиц при разряде говорит о протекании в камере термоядерной реакции, и остается лишь их обнаружить. Задача эта не такая уж сложная, поскольку для определения этих частиц существуют специальные приборы высокой чувствительности.

Итак, в очередной раз в камере с дейтерием производится электрический разряд, и приборы регистрируют нейтронный импульс!

Неужели все так просто? Обычный газовый разряд — и термоядерная реакция синтеза в наших руках!

Физикам, воодушевленным этой удачей, казалось, что они на пороге овладения термоядерной реакцией. Да и действительно трудно не воодушевиться в такой ситуации. «Вперед, к еще более мощным приборам и установкам», — стали дружно призывать физики-оптимисты.

«Не слишком ли просто и легко дается решение такой сложной проблемы? Нет ли здесь незамеченной ошибки?» — осторожно возражали более осмотрительные их коллеги. Постепенно разгорались дебаты. Попробуем вникнуть в их суть. Но условимся не считать тех и других хорошими или плохими. Дело в том, что в науке возникает так много тупиковых проблем и идей и так много исследований дают отрицательные результаты, что сказать сразу, что лучше — оптимизм или пессимизм, почти невозможно. А теперь послушаем, о чем же идет разговор.

П. (пессимист). У меня нет никакой уверенности, что эти нейтроны возникли действительно в результате термоядерной реакции.

О. (оптимист). Почему?

П. Потому что нейтроны могут образоваться и в результате какого-либо другого процесса.

О. Какого именно?

П. Сами ионы дейтерия могли быть ускорены под действием приложенной разницы потенциалов и соударяться с ионами дейтерия, прилипшими к стенкам камеры или к электродам. Тогда нейтроны не результат термоядерной реакции, то есть общего разогрева плазмы, а следствие процесса ускорения.

О. Да, но тогда источники нейтронов располагались бы вблизи электродов, как это бывает в обычном процессе ускорения, а не оказались бы равномерно распределенными по всему объему.

П. Это правильно, но давайте еще раз проверим на опыте.

Ставился очередной опыт, и он снова показывал, что источники нейтронов распределены по всему объему плазмы и часто вылетают из ее центра. Но пессимист не успокаивался.