В 1954 году под руководством Курчатова была построена первая в мире промышленная атомная электростанция, а в 1958 году – крупнейшая установка для проведения исследований по осуществлению регулируемых термоядерных реакций. Так Курчатов начал работы, связанные с проблемой использования термоядерной энергии в мирных целях.
Как известно, природные запасы урана, используемого в атомных реакторах, достаточно ограничены, а вот запасы дейтерия, используемого как «топливо» для термоядерных реакций, огромны – ведь дейтерий входит в состав тяжелой волы, составляющей 1/6000 долю всей воды, имеющейся на земном шаре. При чудовищно высоких (солнечных) температурах легкие ядра, обладающие громадной кинетической энергией, способны преодолевать кулоновские силы отталкивания и сливаться в более тяжелые ядра. Такой процесс слияния сопровождается выделением огромной энергии.
Разумеется, для того, чтобы пошла термоядерная реакция, необходимо нагреть водород до температуры, при которой ядра способны вступать в термоядерную реакцию. Самое простое решение – нагреть водород электрическим током. Для этого в газе создают мощный электрический разряд, и при больших значениях силы тока он нагревается за счет джоулева тепла. При этом сам газ полностью ионизируется, превращаясь в плазму. При очень высоких температурах водородная плазма представляет собою особую «смесь» электронов и ядер, действительно способных вступать в термоядерную реакцию. Однако такая плазма неустойчива – при огромных токах, протекающих через разряд, одноименно заряженные слои высокотемпературной плазмы расталкиваются, попадая на стенки газоразрядной трубки и быстро охлаждаясь. Проблема «удержания» плазмы оказалась для исследователей одной из самых сложных проблем, но все-таки под руководством академиков Л. А. Арцимовича и М. А. Леонтовича в Институте атомной энергии была сконструирована мощная установка, в которой специальным образом подобранное и ориентированное магнитное поле позволяло удерживать высокотемпературную плазму. Так появился ТОКАМАК – «тороидальная камера в магнитном поле».
Разумеется, все эти работы были тщательно засекречены.
Курчатов не знал, на какой стадии находятся подобные работы в остальном мире, но «…он понял, – писал академик Кикоин, – что необходима серьезная систематическая работа в этой области и своевременно оценил целесообразность рассекречивания этих работ. Как известно, в 1956 году он в своем докладе в Англии изложил наши результаты по управляемому термоядерному синтезу. Помню, с какой тщательностью Курчатов готовил свой доклад: оттачивал каждую фразу, обсуждал, исправлял, переделывал. Доклад в Англии произвел сенсацию. Только после этого стало известно, что аналогичные работы велись и в США, и в Англии. С тех пор начался период международного сотрудничества в достижении управляемой термоядерной реакцией (служащей исключительно мирным целям). Личные интересы Курчатова также переместились в эту увлекательную область. В последние годы он сам руководил работами по термоядерному синтезу. Он привлек к ним многие научные учреждения, конструкторские организации, причем решил придать исследованиям отчетливую целенаправленность и даже настаивал, чтобы началось проектирование будущей термоядерной электростанции.
С самого начала организации Института атомной энергии Игоря Васильевича беспокоил вопрос, сумеем ли мы наладить работу так, как она была организована А. Ф. Иоффе в ЛФТИ, где в основе лежал беспредельный энтузиазм сотрудников. Все мы чувствовали себя ответственными перед Иоффе, авторитет которого был чрезвычайно высок. Это Курчатов понимал и хотел обеспечить такую же интенсивную работу у себя в институте. Он не раз высказывался в том духе, что нам придется надеяться не на личное обаяние руководителей, а на важность и грандиозность решаемой проблемы. В действительности же его личный авторитет был очень велик. Что касается обаяния, то ему тоже не надо было его занимать. Он сам в этом не был убежден, но когда ему на это указывали, ухмылялся и говорил: «Посмотрим». Опыт показал, что и личное обаяние Курчатова, и его большой научный авторитет, наряду с грандиозностью проблемы, которая была поручена институту, действительно обеспечили высокую интенсивность и производительность научного труда».