Эти машины, которые спасут нас
или уничтожат нас
11 июня 2006 года
Я хотел бы рассказать вам историю,
которая сейчас происходит перед нашими глазами. Что-то только что родилось,
закричало в недрах машины Z в лаборатории Сандия, в Новом Мексико. Ребёнок впервые закричал в мае 2005 года. Он внезапно появился из бездны.
Спустя полвека люди гоняются за миражом термоядерного синтеза. В то время как демон деления был относительно легко подчинён — в начале 1940-х годов, породив первую атомную бомбу, взорвавшуюся в Аламогордо, США
Взрыв первой атомной бомбы в Аламогордо
второй ребёнок людей, прометеев, появился лишь как ребёнок первого. Как только люди узнали, что могут освободить невероятную энергию, скрытую внутри самой материи, они задумались о реализации реакций не деления, а синтеза.
Сначала «атомисты», «ядерные физики», как их позже назвали, были просто химиками (как, например, открывший атом новозеландец Эрнест Резерфорд). Для химика деление — это просто экзотермическая реакция диссоциации, сопровождающаяся процессом самокатализа.
Уран-235 готов распадаться на фрагменты примерно одинаковой массы, высвобождая при этом несколько нейтронов. Эти нейтроны, ударяя по соседним ядрам, запускают цепную реакцию, при условии, что количество атомов достаточно велико, чтобы нейтроны могли столкнуться с другим ядром урана-235. Вместо «критической массы» следовало бы говорить о «критическом объёме». См.
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
После использования нестабильности урана-235, присутствующего в природном уране-238 в виде следов (0,7 %), люди начали использовать другой изотоп этого элемента — плутоний-239, элемент, который в природе не существует, но может быть получен путём облучения урана-238 быстрыми нейтронами, возникающими при делении урана-235. Плутоний также делится, обладает критической массой и пригоден для изготовления бомб. Именно эта вторая бомба была испытана в Нагасаки, Япония.
Всё ещё с точки зрения химика, синтез напоминал намного более обычные химические реакции, которые мы знали. Слева — реагенты. Справа — результат реакции. Схематически:
A + B даёт C плюс энергия
Наиболее низкотемпературная реакция синтеза — это реакция между двумя изотопами водорода: дейтерием и тритием (составляющими то, что называется тяжёлым водородом), второй из которых нестабилен, радиоактивен (период полураспада — 12 лет). Эта температура составляет сто миллионов градусов. Американцы попытались инициировать эту реакцию, используя рентгеновские лучи, возникающие при взрыве бомбы деления, просто поместив смесь дейтерий-тритий «рядом» с «бомбой А», с делением. Эксперимент получил название «Greenhouse» («Оранжерея»). У водорода был недостаток — он должен был находиться в сжатом, жидком состоянии, то есть при очень низкой температуре. Обладая обширной вспомогательной установкой криогенники, первая «водородная бомба» была не боеготовой.
Существовала вторая реакция, позволявшая использовать взрывчатку в твёрдом состоянии: гидрид лития LiH. Но температура, необходимая для её запуска, была в пять раз выше — 500 миллионов градусов вместо ста. В России молодой Андрей Сахаров придумал поместить маленькую бомбу деления в фокус эллипсоидной формы, напоминающей вытянутое яйцо, с полой оболочкой, действующей как отражатель рентгеновских лучей. Все оптики мира знали об этом уже столетиями. Помещая источник излучения в первый фокус этой эллиптической отражающей поверхности, она концентрирует излучение во втором фокусе. Достаточно было поместить конец заряда гидрида лития, имеющего форму «сахарного батона», в этот фокус.
&&&
Сборка Сахарова — Теллера — Улама
В США двое молодых учёных еврейского происхождения, первый — украинского, Станислав Улам:
Станислав Улам
второй — венгерского, Эдвард Теллер, одновременно пришли к той же идее, которую англо-саксы назвали «technically sweet» («технически прекрасной»).
Эдвард Теллер в 1958 году, который послужил моделью для персонажа «Доктор Фоламур»
и который привычно называл водородную бомбу «my baby» («мой малыш»)
(просто упомянем для памяти — смысл юмора некоторых учёных, написавших книги о рождении таких устройств, был довольно сомнительным; один из них, Антуан Шверер, назвал свою книгу «Рядом со своей бомбой», опубликованную в 1990 году (120 страниц))
Антуан Шверер: «Рядом со своей бомбой»
Пока военные занимались разработкой своих бомб, гражданские учёные пытались зажечь смесь дейтерий-тритий в камерах тороидальной формы — «токамаках», изобретённых русским Арцимовичем (какие же изобретательные русские, в самом деле...).
Большинство читателей теперь знают схему таких машин, где газовая смесь, нагретая до очень высокой температуры, «магнитно заключается», то есть находится в центре катушки, имеющей форму тора (или, точнее, формы буквы «D» сегодня, вращающейся вокруг оси). Эта идея лежит в основе этой кathedральной инженерной конструкции, носящей имя ITER.
Машина ITER
На приведённой выше иллюстрации видна закрытая, вращающаяся вокруг оси камера, окружённая всеми её периферийными устройствами. Эта машина займёт место на французском участке в Када...