Постоянный рост потребления электроэнергии в мире, проблемы экологии, мнимые и реальные, побуждают исследователей искать новые, эффективные, дешевые и чистые источники энергии. Одним из таких потенциальных источников, с которым ученые связывают большие надежды, является получение энергии с помощью термоядерного синтеза.
Термоядерный синтез — это процесс, в ходе которого два легких атомных ядра объединяются в одно более тяжелое ядро с высвобождением огромного количества энергии. В ядерном реакторе происходит иной процесс — реакция деления: ядро атома раскалывается на части и при этом выделяется энергия.
Термоядерная реакция синтеза на выходе дает в четыре раза больше энергии, чем реакция деления ядра, в пересчете на массу вещества. Также считается, что термоядерный реактор является более безопасным. Поэтому идея его создания захватила умы ученых практически сразу с момента создания реактора ядерного. Когда в 1950-х годах начались исследования термояда, ученые верили, что «эра термояда» начнется самое позднее через 20–30 лет.
Физики знали, что процессы термоядерного синтеза идут на Солнце, поэтому для осуществления их на Земле требовалось создать схожие условия. То есть необходимо было создать установку, в которой в определенном веществе за счет очень высоких температур мог бы происходить процесс синтеза.
Однако вещество, доведенное до солнечных температур, неизбежно будет разрушать стенки любой емкости, в которые оно помещено. В настоящее время не найдены материалы, способные выдержать такие температуры. Поэтому появилась идея удерживать эту высокотемпературную плазму магнитным полем в состоянии несоприкосновения со стенками.
Оказалось, что для создания такого поля хороша форма тора — фигуры, поверхность которой образована вращением окружности вокруг оси, лежащей в плоскости окружности, но не проходящей через ее центр.
Так появился токамак — тороидальная камера с магнитными катушками, в которой и должна была идти контролируемая термоядерная реакция в горячей плазме. Физики часто называют токамак пончиком или бубликом.
Первый в мире токамак — ТМП был сконструирован в СССР в 1958 году в Курчатовском институте. С него началась эпоха изысканий, в ходе которых ученые пытались получить управляемый термоядерный синтез. В США была создана своя версия токамака — «Левитрон», а всего по миру было построено 300 токамаков.
Чтобы объединить усилия на этом направлении, с середины 1980 годов была начата разработка огромного международного проекта. Он получил название — ИТЭР (ITER) — Международный экспериментальный термоядерный реактор. ИТЭР должен был продемонстрировать, как основной источник энергии Солнца — термоядерный синтез — может быть воспроизведен на Земле посредством магнитного термоядерного устройства. ИТЭР планировалось построить к 2016 году.
Установленные физиками сроки вышли, а работающего энергетического термоядерного реактора ни в рамках проекта ИТЭР, ни в рамках какого-то другого проекта до сих пор нет. Сегодня ученые говорят почти о тех же проблемах, что и 15 лет назад. Однако тема термоядерного синтеза вдруг вновь становится актуальной. Попробуем разобраться, почему.
Международный проект, который… провалился?
Проект ИТЭР представляет собой реактор по типу токамака. Плазма в токамаке удерживается не стенками камеры, которые не способны выдержать необходимую для термоядерных реакций температуру, а специально создаваемым комбинированным магнитным полем. Исходя из этого и выбрана форма установки.
Чтобы пошел термоядерный синтез, ядра должны сблизиться, но им мешает сила отталкивания. Чтобы преодолеть кулоновский барьер (ту самую силу отталкивания), необходимо увеличить их энергию, то есть нагреть. Для достижения термоядерного синтеза плазму нагревают до 150 млн °C, что в 10 раз больше температуры ядра Солнца.
Четырехстороннее межправительственное соглашение ЕС, России, США и Японии о разработке инженерного проекта ИТЭР было подписано в 1992 году. Проект установки был выполнен в 2001 году. В 2005 году было выбрано место для строительства — исследовательский центр Кадараш на юге Франции, в 60 км от Марселя. Строительство началось в 2010 году, а летом 2020 года стартовала сборка реактора. Стройку, стоимость которой первоначально оценивалась в 5 млрд евро, планировалось закончить в 2016 году. Однако в результате значительных технических трудностей и неопределенностей при проектировании и производстве компонентов, сроки неоднократно сдвигались, а предполагаемая сумма расходов выросла до более 20 млрд евро. Летом 2024 года стало известно, что завершение постройки запланировано уже на 2034 год, а запуск реакций для производства энергии передвинут на 2039 год.
«Производственные дефекты, пандемия COVID-19 и сложность создания первой в своем роде подобной машины — все это замедлило процесс», — заявил генеральный директор ITER Пьетро Барабаски на пресс-конференции в июле 2024 года. Он также отметил, что стоимость ITER возрастет в соответствии с новым графиком строительства еще на 5 млрд евро.
Какие же проблемы никак не могут решить физики и почему сроки все время переносятся?
Процесс термоядерного синтеза высвобождает нейтроны, которые в 10 раз более энергичны, чем те, которые обычно испускает энергетический ядерный реактор при ядерном делении. Эти высокомощные нейтроны трудно удержать, и они быстро разрушают стенки камеры, удерживающей чрезвычайно горячую плазму, необходимую для реакции термоядерного синтеза. При этом плазму очень трудно поддерживать стабильной и одновременно производить устойчивый (или квазиустойчивый) процесс термоядерного горения.
После того как термоядерный синтез запущен, необходимо непрерывно мониторить процесс. Как только плазма становится нестабильной, вы уменьшаете ток. Потом ток можно снова повысить, а затем его придется снова уменьшить. Это циклический процесс, использующий управление с обратной связью и создающий условия, при котором плазма всегда остается ниже порога нестабильности.
Если систему в таком условно стабильном состоянии не поддерживать, то очень дорогая и сложная установка физически разрушится.
Бывший директор национальной лаборатории министерства энергетики США, физик-плазматик Боб Роснер в интервью для американского журнала «Бюллетень ученых-атомщиков» отмечает, что «если на ИТЭР когда-либо произойдет разрушительная нестабильность, скорее всего, он не будет потом восстанавливаться, ведь ремонт будет невероятно дорогим».
Следующая проблема — это обеспечение в будущем установки тритиевым топливом. Тритий имеет относительно короткое время жизни и может появляться в природе как побочный продукт прохождения космических лучей через земную атмосферу. Запасов трития в земле нет, его нельзя добыть в качестве полезного ископаемого. Создание трития задача сама по себе сложная. Промышленный тритий (Н³) получают облучением лития-6 (Li6) нейтронами в ядерных реакторах. Однако сегодня его не вырабатывают в количествах, необходимых для обеспечения планируемой бесперебойной работы ITER и подобных ему установок.
Строительство ИТЭР идет трудно еще и причине политических разногласий. Взносы стран — участниц проекта (Европа, Китай, Япония, Россия, Южная Корея, США и совсем недавно Индия) совершаются не деньгами, а различным оборудованием.
Это постоянно приводит к возникновению и чисто политических, и научно-политических сложностей. Физик-плазматик Мишель Классенс, возглавлявший Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе, поясняет в своей книге «ИТЭР: гигантский термоядерный реактор», что Большой адронный коллайдер построить было намного проще, поскольку там не была так замешана политика. А для ИТЭР до сих пор стоит вопрос: «Возможно ли завершение этого проекта в условиях подобной схемы сотрудничества разных стран?»
Физик назвал ИТЭР политически мотивированным проектом, решение по которому было принято «на знаменитом саммите у камина между президентами Рейганом и Горбачёвым в Женеве в ноябре 1985 года». Речь идет о саммите, на котором тогдашний президент США Рональд Рейган начал «налаживать отношения» с генеральным секретарем ЦК КПСС Михаилом Горбачёвым, и где, по сути, был сделан первый шаг на пути к подписанию договора о ликвидации ракет средней и меньшей дальности.
Кроме того, Боб Роснер подчеркивает, что ИТЭР делался в интересах фундаментальной науки. Он не задумывался как прототип коммерческого реактора. Задачу коммерческого использования термояда в проекте ИТЭР даже не планировали решать. То есть для инвесторов в этом случае ИТЭР не так интересен, как десятки других проектов.
«ИТЭР, предположительно, продемонстрирует, что квазиустойчивое термоядерное горение действительно может произойти, — отмечает Роснер. (Смеется.) — На самом деле этого никогда не происходило, но ИТЭР должен продемонстрировать, что это возможно».
Роснер утверждает, что коммерческий термоядерный синтез, создаваемый при использовании токамака, не станет реальностью ни при нашей жизни, ни при жизни наших детей и внуков. Физик называет более реалистичный срок — 2100 год.
Если ситуация с ИТЭР столь проблемна, может, имеются другие, более перспективные проекты? Сейчас десятки частных компаний, занимающихся термоядерным синтезом, обещают производство энергии за более короткие сроки. На фоне их заявлений уже высказываются опасения, что ИТЭР устареет к тому времени, когда заработает.
Успехи глобальной термоядерной индустрии или информационная война
Последний обзор «Глобальная термоядерная индустрия в 2024 году», подготовленный Ассоциацией термоядерной промышленности США, описывает возможности термояда в частном секторе как весьма перспективные. «Поскольку компании, работающие в сфере термоядерного синтеза, продолжают внедрять инновации и развиваться, поддерживаемые как государственными, так и частными инвестициями, энергетическое будущее, основанное на термоядерном синтезе, становится все более достижимым», — отмечается в отчете.
Кроме того, в отчете подчеркивается крайне важная деталь, говорящая об изменении ситуации по сравнении с прошлым временем: «В 2024 году произошли значительные изменения в государственной мировой политике в области финансирования частных компаний термоядерного синтеза».
Отмечается, что коммерциализация термоядерного синтеза все чаще становится государственно-частным партнерством, при этом вложения со стороны государства растут. Общая сумма финансирования (вероятно, заниженная, поскольку какие-то операции всегда осуществляются неофициально и не афишируются), — прямых грантов, либо долевого участия в государственно-частном партнерстве — выросла с $271 млн в 2023 году до $426 млн в 2024 году.
В нескольких странах созданы национальные государственно-частные партнерства.
В 2022 году администрация экс-президента США Джо Байдена и министерство энергетики представили программу развития коммерциализации термоядерной энергии на следующие 10 лет. В рамках этой программы был запущен проект государственно-частного партнерства Milestone-Based, и в июне 2024 года первые восемь компаний подписали контракты с министерством энергетики на поставку комплексных пилотных проектов установок.
14 марта 2024 года федеральный министр исследований Германии Беттина Штарк-Ватцингер объявила о новой программе финансирования исследований в области ядерного синтеза, направленной на создание условий для строительства в Германии первой термоядерной электростанции к 2040 году — Fusion 2040. В рамках программы правительство намерено напрямую финансировать частные компании.
Fusion Futures — амбициозная программа британского правительства, разработанная в 2021 году для инвестирования ключевых поставщиков технологий синтеза. «Более половины бюджета, выделенного на новую программу Fusion Futures, будет потрачено в частном секторе», — отметил парламентский заместитель госсекретаря Департамента энергетической безопасности Эндрю Боуи в отчете департамента «На пути к термоядерной энергетике 2023. Следующий этап стратегии термоядерной энергетики Великобритании» от октября 2023 года.
Пресс-служба правительства Великобритании в январе 2025 года сообщила, что Fusion Solutions отобрала лидеров отрасли для участия в строительстве к 2040 году термоядерной электростанции в Ноттингемшире. Великобритания рассчитывает на ускорение развития данного направления в 2025–2026 годах.
Руководство Японии поставило перед собой десять грандиозных целей к 2050 году, которые преобразят общество, экономику и окружающую среду. Цель № 10 программы японского правительства Moonshot подразумевает использование термоядерной энергии. К 2035 году в рамках этой программы планируется «продемонстрировать использование энергии термоядерного синтеза в качестве источника энергии, причем не только электроэнергии».
Европейский союз недавно также выдвинул предложение по созданию консорциума, который будет инвестировать в частный термоядерный синтез, начиная с 2026 года.
Даже ИТЭР заявил о своей заинтересованности в государственно-частном партнерстве и своем намерении напрямую делиться знаниями с частными термоядерными компаниями.
Рост государственных инвестиций не только отражает повышенный интерес со стороны национальных правительств, но и сигнализирует о стратегическом выборе, что именно бизнес, а не правительство, будет создавать пилотные установки, использующие термоядерный синтез для выработки энергии.
Отчет Ассоциации термоядерной промышленности США за 2024 год акцентирует внимание на еще одной обнадеживающей тенденции — росте квалифицированной рабочей силы. В течение четырех последних лет общие показатели занятости в отрасли выросли с 1,1 тысячи человек в 2021 году до более 4,1 тысячи человек в 2024 году. Подавляющая часть специалистов (73%), задействованных в термоядерной энергетике, — это ученые и инженеры.
Минэнерго США сообщает о 45 компаниях в разных точках мира, которые используют разные технологические подходы (токамак, стелларатор, инерциальное удержание термоядерного синтеза, магнитное зеркало, Z-пинч и т. д.) для решения поставленной задачи.
Общий объем инвестиций в термоядерный синтез также продолжает расти. За последний год инвесторы вложили дополнительно $1 млрд в компании, работающие над коммерциализацией технологии. Общий объем финансирования отрасли в настоящее время составляет $7,1 млрд.
В отчете «На пути к термоядерной энергетике 2023. Следующий этап стратегии термоядерной энергетики Великобритании» отмечается, что глобальный рынок термоядерного синтеза может быть оценен в будущем в $6,9 трлн.
Отчет минэнерго США также сообщает, что уже четвертый год включенные в обзор компании сохраняют свои прогнозы относительно сроков начала производства электроэнергии, полученной с помощью термоядерного синтеза. Большинство из них планируют начать производство электроэнергии уже в первой половине следующего десятилетия в период с 2031 по 2035 год.
Генеральный директор Ассоциации термоядерной промышленности Эндрю Холланд в итогах обзорной статьи по ситуации на конец 2024 года утверждает, что «рост частной термоядерной промышленности в последнее десятилетие дает противоядие от пессимизма прошлых десятилетий».
Казалось бы, у частных компаний, в отличие от ИТЭР, перспективы самые радостные, однако физик Боб Роснер уверен: все, что сегодня происходит в коммерциализации ядерного синтеза, — это шумиха и пиар чрезмерно радужных прогнозов. Он называет все это «сложной смесью фактов, полуправды и откровенной дезинформации», то есть информационной войной. Он считает, что коммерческие компании держатся на плаву только потому, что на пути к термоядерному синтезу они решают множество задач, которые могут пригодиться в других областях и иметь коммерческую выгоду. У каждого из имеющихся сегодня проектов есть много оппонентов, объективно указывающих на множество проблем, которые зачастую не решить без серьезного научного прорыва по нескольким направлениям.
По мнению Роснера, коммерциализация ядерного синтеза на токамаке возможна к 2100 году. А реализовать коммерческие проекты без токамака «технически даже сложнее, чем то, что пытаются сделать на ИТЭР», считает он.
Скептики также отмечают, что отчеты минэнерго по поводу скорой коммерциализации термояда являются скорее рекламой, чем отражают реальную ситуацию. Со времени первого токамака прошло уже почти 70 лет, а реальных результатов, подтвердивших перспективность выработки энергии путем термоядерного синтеза, нет до сих пор. И если оптимизм по этому поводу был уместен в 1960–80-х годах, то сегодня у военных есть тысячи ядерных боеголовок, в которых происходит процесс синтеза при взрыве, но осуществить синтез для получения мирной энергии оказалось гораздо сложнее, чем ожидалось.
Это взрыв
Учитывая неутешительные прогнозы физиков, хочется разобраться: что же вызвало именно в последние два-три года изменение отношения к термояду как у правительств (возникновение новых программ частного партнерства), так и у крупных инвесторов?
Видные игроки на частном рынке, включая основателей Microsoft, OpenAI, Paypal и Amazon, в последнее время вкладывают огромные суммы в коммерческий термоядерный синтез. Более $1,8 млрд было собрано для финансирования только одного стартапа Commonwealth Fusion Systems, который обещает коммерциализировать термоядерную энергию за ближайшие 10 лет, то есть на десятилетия раньше государственных проектов.
Американский журнал «Бюллетень ученых-атомщиков», который уже 75 лет пишет об атомной энергетике, в ноябре 2024 года выпустил номер, полностью посвященный проблемам термоядерного синтеза. Ученые, с которыми пообщалось издание, отчасти дают ответ на вопрос, почему эта тема стала вновь актуальной именно сейчас. Они выстраивают вполне убедительную цепочку: NIF — взрывы — оружие.
На пресс-конференции 13 декабря 2022 года исследователи Научного комплекса по изучению инерциального термоядерного синтеза, инициируемого лазерным излучением National Ignition Facility (NIF) в Калифорнии, сообщили о достижении, имеющем историческое значение в области практического использования термоядерной энергии. 5 декабря группа зарегистрировала первую реакцию термоядерного синтеза с использованием лазера, превысившую «предел безубыточности», иначе говоря, в процессе эксперимента было выработано больше энергии, чем потреблено.
Установка в NIF генерирует реакции ядерного синтеза, используя инерционное удержание. Исследователи направляют лучи 192 мощных лазеров на углеродную капсулу цилиндрической формы диаметром один миллиметр и весом 4,25 мг. Эта капсула заполнена 220 мкг дейтерия и трития (двумя формами тяжелого водорода). При облучении лазерами цилиндр работает как своеобразная чрезвычайно мощная печь на рентгеновском излучении. Капсула сконструирована таким образом, что рентгеновские лучи равномерно бомбардируют поверхность содержащегося в ней топлива. Цилиндр нагревается и взрывается, в результате чего давление в 600 млрд атмосфер и температура в 151 млн °C у содержимого в капсуле топлива значительно превышают те, что обнаружены на Солнце (200 млрд атмосфер и 16 млн °C). Этих условий достаточно для того, чтобы атомы дейтерия и трития объединились в гелий и выделили энергию.
Идея заключается в том, что вы получаете короткий всплеск энергии, а затем просто делаете это снова и снова. В этой ситуации нет никаких проблем с удержанием плазмы. NIF был спроектирован и построен для многократного, а не равномерного генерирования событий термоядерного воспламенения.
Однако почему этот эксперимент эксперты считают столь важным? Ведь физики в один голос утверждают, что осуществить коммерческий проект на основе инерционного удержания еще сложнее, чем с использованием токамака. Все дело в том, что результаты эксперимента планируется использовать не в коммерческих целях, а в военных.
Профессор Техасского университета A&M Марвин Адамс во время пресс-конференции, на которой было объявлено о первом успешном событии на NIF, сказал, что это событие было «оружейным выстрелом, для оружейной программы».
А физик Джон Наколлс, который долго занимался разработками в области термоядерного синтеза с инерционным удержанием, не колеблясь назвал это событие взрывом.
Как поясняет Боб Роснер, причина успеха данного эксперимента в том, что национальная лаборатория министерства энергетики США в Ливерморе продемонстрировала способность предоставлять научные обоснования и коды моделирования для проектирования и прогнозирования действий очень сложного оружия. Он пояснил: «Эксперимент по термоядерному синтезу по сложности сопоставим с моделированием ядерного оружия. Это не было сделано для демонстрации энергии инерционного термоядерного синтеза как практического источника энергии. Вот в чем суть».
«NIF существует, потому что имеет практическое применение, важное для нашей национальной обороны, министерство энергетики, как и [лаборатория в] Ливермор не скрывают этого», — пояснил Роснер.
Чистое термоядерное оружие
Ливерморская национальная лаборатория им. Э. Лоуренса (LLNL) — лаборатория министерства энергетики США в Ливерморе, штат Калифорния, входит в структуру Калифорнийского университета. Она была основана в 1952 году для интенсификации работ по созданию термоядерной бомбы. LLNL получила финансирование для NIF в обмен на прекращение своей многомиллиардной полномасштабной и длящейся десятилетиями программы испытаний ядерного оружия на полигоне в Неваде, которую пришлось прекратить из-за подписания договора о запрете ядерных испытаний. NIF всегда финансировался в первую очередь как исследовательский инструмент термоядерного оружия (водородной бомбы).
После удачных экспериментов на NIF главным в повестке дня становится вопрос, является ли чистое термоядерное оружие целью программы? Никого не должно водить в заблуждение определение «чистое», то есть без ядерной начинки. Термоядерное оружие будет способно убить большое число людей нейтронным излучением, несмотря на то, что его взрывной эффект будет значительно меньше, чем у нынешнего термоядерного оружия.
Все ли понимают, что стоит на повестке дня?
1 ноября 1952 году США взорвали первый прототип водородной бомбы на Маршалловых островах в Тихом океане и стали обладателями самой разрушительной технологии. А 12 августа 1953 года на полигоне в Семипалатинске прошли успешные испытания водородной бомбы РДС-6с. Взрывной эквивалент советские ученые оценили в 400 килотонн — примерно в 20 раз мощнее, чем первая атомная бомба.
Термоядерный заряд, выполненный по схеме Андрея Сахарова, был создан по системе «слойки» (отсюда система и получила свое название — «слойка Сахарова») — сферической системы из слоев урана и термоядерного топлива, окруженных взрывчатым веществом. Эта особенность конструкции позволила значительно увеличить эффективность изделия.
В 1954 году США провели свой 15-мегатонный тест Bravo на Маршалловых островах. Энергия, высвободившаяся при взрыве, в 1000 раз превысила по силе эффект от меньшей по размеру бомбы, сброшенной на Хиросиму девятью годами раньше. Результатом испытания стало масштабное радиационное загрязнение окружающей среды. Серьезные дозы облучения получили более 80 местных жителей. Радиоактивная пыль, выделившаяся в результате взрыва, покрыла японское рыболовное судно «Фукурю-Мару», оказавшееся рядом. Члены его команды стали инвалидами, а 50 тыс. тонн пойманной облученной рыбы пришлось уничтожить.
После этого ученые подняли тревогу, заявляя о смертельной опасности применения термоядерного оружия на земле, под водой или вблизи земли.
Варианты избавиться от ядерной начинки внутри термоядерной бомбы стали прорабатываться с конца 1950-х годов. Ученые экспериментировали с лазерами, пучками тяжелых и легких ионов, высоковольтными конденсаторными батареями, химическими взрывчатыми веществами и механическими двигателями, такими как высокоскоростные пушки для дробления, чтобы найти способ нагреть термоядерное топливо до экстремальных температур и давлений. Вторая проблема, которую нужно было решить создателям чистого термоядерного оружия: как сделать подрывное устройство достаточно маленьким, чтобы доставлять его к цели.
Распад СССР в 1991 году и запрет в США на проведение испытаний ядерного оружия на полигоне в Неваде подтолкнули развитие американских проектов в области термоядерного синтеза, поясняет президент Института исследований энергетики и окружающей среды, специалист по термоядерному синтезу Арджун Махиджани в своей статье для «Бюллетеня ученых-атомщиков» за ноябрь 2024 года.
Эксперименты на больших устройствах, таких как NIF, смогли предоставить диагностические методы, вычислительные подходы и новые методы изучения физики плазмы. Это позволило сделать возможным создание чистого термоядерного оружия. Существует более 140 установок для термоядерного синтеза различных типов — включая устройства для термоядерного синтеза с намагниченными мишенями — которые проектируются, строятся или эксплуатируются в более чем 50 странах (IAEA 2023).
После удачных экспериментов на NIF эксперты из Принстонского университета Сюзанна Л. Джонс и Фрэнк Н. фон Хиппель призвали отказаться от продолжения подобных исследований, поскольку они нарушают условия Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний. Они сравнили показатели для обычного химического взрыва тротила с гипотетическим взрывом термоядерного синтеза по вышеупомянутой схеме с капсулой (намагниченной мишенью). Исследователи заявили, что подобная бомба «не имела бы никаких преимуществ перед обычными взрывчатыми веществами с точки зрения взрывного эффекта», поскольку само взрывчатое вещество могло бы обеспечить сопоставимое взрывное воздействие. Однако если принять в расчет радиационное воздействие нейтронов, которые несут 80% энергии, то станет понятно, что смертельная зона поражения чистой термоядерной бомбы может быть в 30–800 раз больше, чем у обычной взрывчатки сопоставимой взрывной мощности. Главную опасность для людей и природы представляет нейтронное излучение.
Если сравнить такую бомбу с атомной, то нейтронная бомба нацелена на поражение живой силы противника, в то время как ядерная бомба наносит более широкий спектр ущерба, включая тепловой и взрывной эффект.
И даже если перспективы создания чистого термоядерного оружия сегодня неопределённы, то эксперименты на NIF значительно продвинули ученых в этом направлении.
Специалист по термояду Арджун Махиджани вспоминает, что миллионы европейцев выступили против развертывания «нейтронных бомб» в 1980-е годы, потому что они боялись, что такое оружие разработано для того, чтобы убивать людей, сохраняя материальную среду нетронутой. Никита Хрущев в свое время очень ярко выразился, заявив, что нейтронная бомба была разработана «по принципу грабителей, желающих убить человека, не запятнав его костюм кровью, чтобы присвоить этот костюм» (статья Уэйна Биддла для The Times от 15 ноября 1981 года, страница 46).
«Ядерное табу, каким оно является сегодня, вполне может исчезнуть с появлением бомб чистого термоядерного синтеза», — считает Махиджани.
Опасная конкуренция
А теперь еще об одной причине актуализации термоядерной темы после успехов NIF — о китайских разработках.
Напомним, китайцы гораздо позже России, США и Европы начали развивать свою ядерную программу. Причем на текущий момент они достигли в ней впечатляющих успехов. Сегодня Пекин не хочет отставать и в области термояда.
Бывший директор Центра плазменной науки и термоядерного синтеза Массачусетского технологического института, сотрудник компании Commonwealth Fusion, работающий над коммерциализацией термоядерного синтеза с использованием токамака (эта компания уже упоминалась выше в связи с внушительными взносами в ее работу со стороны инвесторов) Деннис Уайт несколько лет проработал в совместных с Китаем проектах, связанных с термоядерным синтезом. Он считает, что китайское правительство потратило около $1 млрд на строительство и оборудование нового научного центра CRAFT, занимающегося ускоренной разработкой многочисленных вспомогательных технологий, необходимых для получения энергии путем термоядерного синтеза.
Уайт также считает, что достижения в области технологий — высокопроизводительные вычисления, работы в области искусственного интеллекта и огромные достижения в области магнитов и высокотемпературных сверхпроводников — в конечном приведут к тому, что термоядерный синтез станет реальностью в Китае.
Директор Ассоциации термоядерной промышленности США Эндрю Холланд в интервью для Еuractiv в декабре 2024 года рассказал: «Вероятно, лидерами термоядерной энергетики станут те страны, которые всегда были лидерами, начиная с 1950-х и 1960-х годов. Отличие лишь в том, что Россия отстает, потому что у нее есть другие дела. В былые времена многие инновации исходили от Советского Союза, но после окончания холодной войны их программа не поспевает. Новый лидер, который ее заменит, — это Китай».
Если отвлечься от Китая и пару слов сказать о России, то нужно отметить, что хотя позиции нашей страны перестали оцениваться как лидирующие, но научная и техническая работа ведется.
Российские исследования в области термоядерной энергии сегодня сосредоточены в основном на установках типа токамак. Продолжается эксплуатация токамака Т-15, на котором первая плазма была получена еще в 1988 году. Реактор позже был модернизирован и получил имя Т-15МД. Работы, осуществляемые на нем, связаны с участием России в проекте ИТЭР, для которого наша страна регулярно поставляет уникальное оборудование собственного производства.
Также в России планируется построить еще один токамак на территории Троицкого института инновационных и термоядерных исследований. «У ТРТ ряд принципиальных новшеств, — пояснил руководитель российского ИТЭР-Центра Анатолий Красильников. — Прежде всего, мы впервые сделаем электромагнитную систему из высокотемпературных сверхпроводников. Это позволит поднять магнитное поле до 8 Тл, увеличить термоядерную мощность и уменьшить масштаб установки». 1 марта 2024 года гендиректор Росатома подписал указ о старте работ.
Теперь снова вернемся к Китаю.
Продолжая описывать ситуацию с NIF, Боб Роснер отмечает: «Китайцы не собираются отставать [по токамакам]. Они идут в ногу со всеми остальными. Однако с лазером все по-другому. И это приводит вас на территорию, которая строго засекречена. Насколько я знаю, китайцы строят машину с мощностью лазера, которая, вероятно, в пять раз превышает мощность, на которую способен NIF. Например, достижение импульса лазера 10 МДж (мегаджоулей) — вместо 2 МДж, на которые способен NIF — вполне может стать для них привлекательной целью».
Физик объясняет, что при 2 МДж NIF балансирует на грани: начиная с этого уровня воспламенение капсулы уже должно происходить, а чуть ниже этого уровня воспламенение очень сложно осуществить. По сути, при 2 МДж запуск реакции термоядерного синтеза иногда происходит, а иногда не происходит. По его оценкам, на NIF он запускался порядка 5 раз. При 10 МДж результат будет более стабильным — синтез будет начинаться каждый раз, добавляет он.
Роснер считает, что китайские исследователи взялись за разработку подобной установки не ради энергетических исследований, а потому что установки такого типа помогают проектировать и создавать оружие. Если китайцы вдруг заявят, что у них есть версия NIF на 10 МДж, то США сразу же начнут строить такую же установку, считает ученый.
Таким образом, успехи NIF вывели вопросы чистого термоядерного оружия на повестку дня. Вполне вероятно, что конкуренция на этом поле между США, которые, вероятно, дальше всех продвинулись в области термоядерных исследований, и Китаем, уже запущена. Мир оказался на пороге создания нового мощного оружия массового поражения. И Россия, если не совершит серьезный рывок в исследованиях термояда, в этом изменившемся мире окажется в весьма незавидном положении.