Сироты способ осуществления управляемого термоядерного синтеза

Сироты способ осуществления управляемого термоядерного синтеза

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к энергетике.

Буквально в наши дни интернет сообщает: ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ТЕРМОЯДЕРНОГО ВЗРЫВА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ. Категория: Энергетика / Дата: 06.05.2013 Автор: kirya.

В Российском физическом центре - ВНИИ технической физики (Снежинск, Челябинская область) - разработана уникальная взрывная дейтериевая термоядерная технология, позволяющая вырабатывать электро- и тепловую энергию, не имеющую себе равных по техническим, экономическим и экологическим показателям.

Благодаря этому Россия имеет возможность через 5-6 лет решить энергетическую проблему. Причем не только в пределах своей территории, но и в мире. Так считает замдиректора Государственного центра маркетинговых исследований Республиканского исследовательского научно-консультационного центра экспертизы Андрей Лумпов.

По его словам, расчеты показывают, что экспериментальная установка стоимостью 800 млн. долларов способна вырабатывать 7 гигаватт/час. Промышленная установка стоимостью 3 млрд. долларов, по утверждению ученых, способна работать минимум 50 лет, вырабатывая 30 гигават/час, что эквивалентно работе 20-30 самых мощных ныне действующих АЭС, передает 'РИА-Новости′.

По утверждению Лумпова, в ближайшие годы Россия может обеспечить 2/3 мира электроэнергией по тарифу один цент за КВт. Первую установку, работающую по новой технологии, планируется построить в Челябинской области на ПО ′Маяк′.

Необходимо знать, эта тематика прорабатывается в Снежинске с 70-х годов прошлого столетия. Достаточно публикаций и обсуждений этого направления, так называемой взрывной дейтериевой энергетики (ВДЭ). Чтобы понятнее была суть дела, приводим информацию в одной из статей. Доктор физико-математических наук Геннадий Алексеевич Иванов из ВНИ технической физики (г. Снежинск, бывший Челябинск-70), участник создания отечественного термоядерного оружия, предложил остроумный вариант резкого ускорения работы по термоядерной энергетике. Пусть мы не умеем поддерживать медленное термоядерное горение или получать термоядерные вспышки с энерговыделением в граммы или килограммы тротилового эквивалента. Но производить термоядерные взрывы с энерговыделением в килотонны и десятки килотонн тротилового эквивалента мы умеем, и умеем хорошо - так вот, их и давайте использовать для целей энергетики! Для этого их нужно производить в неразрушаемых емкостях-котлах взрывного сгорания (КВС).

КВС - это громадная бочка из железобетона, облицованная изнутри сталью. КВС, способный выдерживать взрыв в 10 кт тротилового эквивалента, имеет диаметр порядка 150 м, высоту - 200-300 и толщину железобетонной стенки 25 м. Толщина стальной облицовки - 20 см. За несколько секунд до взрыва в рабочую камеру нагнетается теплоноситель - жидкий натрий. Его перекрывающиеся фонтаны образую защитную завесу, смягчающую и размазывающую по времени действие ударной волны на стенки котла. При этом натрий нагревается и частично испаряется (а потом испарившийся - конденсируется, когда после взрыва внутренность котла орошается дождиком холодного натрия). Огромное давление ударной волны действует в течении ничтожно малых долей секунды. Если же его ″размазать″ во времени на пути от места взрыва до стенок взрывной камеры, то на них будет действовать уже не более 40 атм. Нагретый натрий запасается в тепловом аккумуляторе, и его хватает (с некоторым избытком) на несколько десятков минут работы энергоагрегата - до следующего взрыва. Если взрывать 10-килотонные заряды примерно раз в 25 мин, тепловая мощность энергоагрегата составит 25 ГВт (а электрическая - около 10 ГВт).

Проблем создания высоких температур и давлений снята тем, что термоядерная реакция инициируется взрывом уранового или плутониевого заряда. Поэтому топливом может служить недефицитный дейтерий. Соотношение мощности, выделяемой ураном (плутонием) и дейтерием - от 1:10 до 1:500 (1 условная единица мощности - от ядерного взрыва, 9-499 - от термоядерного).

В энергозаряд помещаются ядерный детонатор, дейтерий и воспроизводящий материал - уран-238 или торий, который, будучи облучен нейтронами, превратится в делящийся материал для новых детонаторов или для реакторного топлива. Из-за того, что потоки нейтронов во взрыве гораздо плотнее, чем в любом реакторе, эффективность такого превращения значительно выше. Все, что осталось от энергозаряда, - несгоревшее топливо, продукты сгорания, распыленные конструкционные материалы и наработанный делящийся материал, - оказывается растворено в жидком натрии, и из него придется все это выделять и возвращать в соответствующие циклы использования.

Чем привлекательна идея КВС? В ее осуществлении нет принципиальных проблем, срок разрешения которых заранее не поддается определению. Большая часть того, что нужно для КВС-электростанции, уже когда-то где-то кем-то делалось; по технологиям же, которые предстоит разработать, есть хороший задел. Далее, малая материалоемкость, причем в сравнении как с атомными реакторами, так и с угольными ТЭС. Наконец, малые затраты на топливо (делящихся материалов требуется гораздо меньше, чем на АЭС, эффективность и скорость их воспроизводства выше, а дейтерий поучается перегонкой простой воды). А безопасность? Энергозаряд будет собираться манипуляторами непосредственно во взрывной камере из двух частей, каждая из которых по отдельности является безобидной. Максимум, что может произойти нехорошего, - это его взрыв в отсутствие натриевой защитной стенки в камере. По расчетам, в таком случае внутренняя стальная оболочка будет сильно повреждена, что сделает котел непригодным к дальнейшей эксплуатации, но утечки радиоактивных материалов наружу не произойдет.

Парадокс, но именно взрывное выделение энергии само по себе - гарантия безопасности. Если используется медленное выделение энергии, могут сложиться условия, при которых оно резко ускорится, - и установка пойдет вразнос, вплоть до взрыва; катастрофа на Чернобыльской АЭС - наглядный пример. Но если взрывной режим - штатный, а выделение энергии уже при нормальной работе идет с максимально возможной скоростью - ускорять его некуда, и отклонения от расчетного режима возможны только в сторону уменьшения мощности. Что, естественно, никакой угрозы не представляет.

По расчетам Г.А. Иванова, себестоимость энергии КВС, даже при сегодняшних ценах на органическое топлив, будет наименьшей. Ожидаемый срок окупаемости - от года до двух (и это не самая оптимистичная оценка). Электроэнергия от КВС может стать и выгодным экспортным товаром, а при большом масштабе ее производства - и основой благополучия экономики страны.

Дешевизна энергия КВС дает еще одно преимущество. Многие производства становятся нерентабельным при выполнении всех необходимых природоохранных мероприятий, поэтому от таковых отказываются. При дешевой же энергии природоохранные мероприятия будут неразорительны, что позволит выполнять их в достаточном (или, по крайней мере, большем, чем сейчас) объеме.

Базовым для энергетики будущего, по мнению сотрудников ВНИИТФ, МОЖЕТ СТАТЬ КВС 10/25 (первая цифра означает мощность одного энергозаряда в килотоннах тротилового эквивалента, вторая - снимаемую тепловую мощность в гигаваттах). Прорабатывался и эскизный проект КВС 50/100.

Критика разработанных в Снежинске КВС столь многочисленна и настолько резкая, что высказываться на этот счет нет никакой надобности, удосужившись началом данной фразы. Но одну из публикаций необходимо указать. Ибо в ней наиболее емко и содержательно представлен критический анализ этих КВС - Герман Лукашин. НЕПРОФЕССИОНАЛИЗМ как квалифицирующий СИСТЕМНЫЙ ПРИЗНАК ПРИГОДНОСТИ, статья опубликована в апрельском номере за 2005 г. журнала «Атомная стратегия-XXI», которую можно найти и на сайте: .

Ответ на критический анализ Германа Лукашина последовал в статье (интернет) - Взрывная дейтериевая энергетика - фантастика или реальность? Л.И. Шибаршов, начальник отдела РФЯЦ ВНИИТФ, г. Снежинск.

Ответ на статью Г.М. Лукашина («АС» №16, апрель 2005 г. ).

Без анализа этого ответа можем утверждать, что разработчики и инициаторы КВС не только не отказываются от идеи ВДЭ, но, судя по информации, представленной в начале нашего описания, эта идея обретает все более реальные очертания, если в наши дни 2013 года сообщают: первую установку, работающую по новой технологии, планируется построить в Челябинской области на ПО ′Маяк′. Не отрицая некоторые позитивы ВДЭ (разработчики КВС все же внесли определенные изменения в эти устройства, под влиянием критики Лукашина), считаем необходимым отметить одно из изменений, охарактеризованное в указанной статье Л.И. Шибаршева. В частности, указывается, роль защиты и теплоносителя будет выполнять вода, причем без насосов, прямо за счет высвобождаемой энергии. Взрыв испарит защитные фонтаны воды. Под действием большого перепада давления вода в виде пара будет подниматься по трубам к теплообменникам над камерой, конденсироваться на них и самотеком накапливаться в баках, откуда в момент следующего взрыва ее в виде фонтанов снова направят в камеру (к этому времени давление там стравится до атмосферного). По оценкам, оптимальная температура воды составляет после взрыва 200°C (пар), до взрыва 30°C в фонтанах и 110°C у остатков пара в камере. Паровая стадия избавит от необходимости очищать циркулирующую воду, упростит периодическое извлечение со дна КВС образовавшихся во взрывах или не прореагировавших ядерных материалов, с целью их возврата в топливный цикл энергозарядов.

Вот этот вариант КВС мы и принимаем в качестве прототипа предлагаемого изобретения, целью которого является повышение эффективности КВС до уровня, не имеющего аналога в теплоэнергетике в целом, и в термоядерной в том числе и прежде всего.

Технический результат достигается тем, что в способе осуществления управляемого термоядерного синтеза, включающем периодическое взрывание термоядерного взрывного устройства внутри реактора в виде прочного корпуса, в который подают воду, выполняющую функцию теплозащиты корпуса и теплоносителя, согласно изобретению используют по меньшей мере один реактор и для серии взрывов заполняют водой прочный корпус реактора, через который отбирают теплоту, аккумулированную нагреваемой термоядерным взрывом водой, и создают условия для протекания реакции термического разложения воды на водород и кислород за счет повышения температуры в результате проведения термоядерного взрыва в прочном корпусе реактора, затем используют энергию обратной реакции в качестве средства дальнейшего преобразования накопленной энергии взрыва, при этом периодически - в соответствии с завершением серии взрывов - частично или полностью осуществляют замену воды в реакторе, где осуществляют насыщение воды дейтерием и тритием в результате действия нейтронного излучения, которое получают путем термоядерного взрывного устройства. Способ осуществляют в n-м количестве реакторов, в которых используют разные типы реакций термоядерного синтеза. Удаленную воду из реакторов используют для выделения из нее компонентов, пригодных для реакции термоядерного синтеза.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фигуре 1 показан прочный корпус 1, внутреннее пространство которого заполнено водой 2. На фигуре 2 - то же самое, но внутри внутреннего пространства размещено взрывное устройство 3. На фигуре 3 показано состояние воды после взрыва взрывного устройства 3, в результате чего это агрегатное состояние воды 2 может оставаться жидким либо парообразным и даже частично газообразным, о чем скажем ниже подробнее. На фигуре 4 - состояние после остывания воды 2 до требуемого уровня. На фигуре 5 - состояние, аналогичное состоянию на фигуре 2, т.е. вернулись к исходному состоянию очередного технологического цикла в результате размещения внутри внутреннего пространства корпуса 1 взрывного устройства 3. Представленные иллюстрации являют собой самый упрощенный, схематичный показ предлагаемого решения. Поэтому рассмотрим более подробно, что происходит в этом способе. Для этого оперируем более конкретными факторами, принимающими участие и образующимися в этом решении. В частности, имеем следующие условия.

Ясно, что нагревание воды 2 можно осуществлять в широких пределах, понимая также, что увеличение этого уровня наиболее желательно, но при надежном контроле с обеспечением должной безопасности представленного реактора. Ясно и то, что взрывное устройство 3 должно быть максимально компактно при обеспечении максимального энерговыделения при взрыве, применительно к конкретной конструктивно-технологической ситуации. Ориентируемся на термоядерный взрыв в разных вариантах его осуществления, как в отношении взрывного материала - дейтерий или дейтерий и тритий, так и технологии самого взрыва, о чем ниже будет сказано подробнее. Что касается прочного корпуса 1, обеспечивающего надежную безопасность предлагаемого способа, излагать этот фактор специально нет надобности, исходя из Снежинских исследований ВДЭ. Полагая, что в нашем случае эти исследования могут быть использованы в полной мере, тем более что наше решение существенно улучшает условия работы прочного корпуса в сравнении с подходами Снежинского ядерного центра. Об этом также будет подробнее сказано ниже.

Вот же, в нашем изложении сути изобретения имеем заполненный водой прочный корпус 1, внутри которого производится взрыв заряда 3. Возвращаясь к вышеотмеченному вопросу об уровне нагрева воды, ответ зависит от цели этого нагрева. Если речь идет о получении источника теплоты для теплоснабжения зданий и сооружений, можно ограничиться уровнем в пределах критической точки - 374,2°C и давлении 21,4 МПа. Хотя следует отметить особо, в дальнейшем это будет дополнительно разъяснено при анализе вариантов повышения температуры нагреваемой воды. Так вот, только теоретический анализ этого фактора вряд ли будет уместен, имея в виду, что без должных экспериментальных исследований невозможно будет обойтись. Невозможно, так как, ни теория, ни практика теплотехники, не знают случаев нагревания воды, полностью заполняющей сосуд, прочность которого достаточна, чтобы выдержать любое давление в этом сосуде, которое возникнет при нагревании воды. Поэтому в дальнейшем, анализируя при разных температурных режимах свойства такой воды, будем довольствоваться предположительной оценкой, пользуясь методом экстраполяции. Не забывая каждый раз, что только экспериментальное исследование обеспечит объективный ответ. Обоснование правомерности этого утверждения дает следующий пример.

Ядро Земли гораздо жарче, чем предполагалось

26.04.201315:59 Дмитрий Шевляков, Репортер UA

VK0OK!0 0

Внутри Земли почти на 1000 градусов жарче, чем предполагалось ранее. Температура около центра Земли достигает примерно 6000 градусов Цельсия, сообщают французские физики.

Ядро Земли состоит в основном из толстого слоя железа, которое является жидким, как вода в океанах, однако имеет температуру более 4000 градусов. Внутри ядра температура и давление еще выше, так что железо становится твердым.

Толщину слоев и давление можно определить при помощи более старых анализов сейсмических волн, вызванных землетрясениями. Однако температуру так определить невозможно.

Это очень трудоемкий процесс - определять температуру плавления железа при разном давлении в лабораториях, поскольку материал при таких высоких температурах, среди прочего, должен быть хорошо изолирован.

С более старыми технологиями было тяжело определить состояние железа за короткое время анализа. В настоящее время употребляются рентгеновские лучи. Благодаря им за менее чем секунду можно определить, при каком давлении железо будет жидким, твердым или в переходном состоянии.

Из нового эксперимента стало ясно, что железо плавится при температуре примерно 4800 градусов и давлении 2,2 миллиона атмосфер.

При помощи таких измерений исследователи высчитали температуру при давлении 3,3 миллиона атмосфер, которая существует на границе твердого внутреннего и жидкого внешнего ядра. Она составляет примерно 6000 градусов. Погрешность анализа - плюс-минус 500 градусов, сообщает Berliner Morgenpost.

Как видим, теория (даже самого высокого уровня) далеко не всесильна - особенно в делах, которые не проходили экспериментального исследования, ни до разработки теории, ни после ее разработки. Наш случай подпадает именно под эту ситуацию. Поэтому, соответствующие экспериментальные исследования совершенно необходимы.

Но вернемся к выше излагаемому варианту использования нашего решения для обеспечения горячего водоснабжения, где вода нагревается в пределах уровня критической точки, когда она еще остается жидкостью. Упомянутый способ экстраполяции позволяет с некоторой степенью правомерности (которую придется уточнять экспериментально) показать, что, например, для нагрева до критической точки 100 м³ воды потребуется затратить тепловую энергию, эквивалентную энергии, выделяемой при сжигании более 20 тонн нефти. Такую же энергию дает термоядерная реакция синтеза дейтерия массой 3.4 грамма. Аккумулированная массивом воды 2 теплота термоядерного взрыва заряда 3 внутри корпуса 1 должна отбираться для требуемой надобности, в нашем случае для теплоснабжения зданий и любых иных предназначений, определяемых конкретной ситуацией. Решается эта задача хорошо отработанной технологией, применяемой во множестве вариантов, в том числе и водо-водяных энергетических реакторах (ВВЭР), где замкнутая в пределах внутреннего пространства нагретая вода через стенки корпуса, ограничивающего это пространство, передает теплоту воде, проходящей в соответствующих каналах внутри этих стен и уходящей по тепловым сетям и теплотрассам к потребителям тепла.

Понятно, что циклическая работа предлагаемого способа, определяемая периодичностью взрывов взрывных устройств 3, осуществляемых по мере остывания воды 2 в корпусе 1, вызывает неравномерность передачи аккумулированной от взрыва теплоты к потребителям этой теплоты. Поэтому, чтобы предлагаемый способ был приемлем для потребителя, необходимо указанную неравномерность отбора теплоты устранить. Сделать это можно, имея требуемое количество таких тепловых реакторов-аккумуляторов, когда, при n-м их количестве, идет последовательный во времени процесс осуществления предлагаемого способа, распределенного на все эти n реакторов-аккумуляторов. Т.е., каждый реактор-аккумулятор в этой последовательности отстает или опережает смежный реактор-аккумулятор на требуемое время в осуществлении предлагаемого способа взрывной реакции. В итоге потребитель равномерно получает тепловую энергию в том темпе, который требуется в каждом конкретном случае, имея в виду потребности теплоснабжения для отопления зданий либо чего иного, в том числе потребности ТЭС (тепловые электростанции) о чем скажем еще подробнее. К этому следует добавить, что современные средства использования тепловой энергии, в сочетании с указанным способом осуществления взрывной реакции, позволяют полностью использовать ее, несмотря на снижение температуры воды 2 внутри корпуса 1. Имеется в виду тщательно и всесторонне отработанная для практического применения технология использования тепловых насосов, которая, будучи встроенной в теплосистему, как раз и обеспечивает полное использование тепловой энергии предлагаемого способа взрывной реакции, после которой температура воды снижается до требуемого уровня. Каков этот уровень, это задача конкретного проектирования, приобретающего характер исследования, именуемого технико-экономическим обоснованием (ТЭО), целью которого является поиск и отработка оптимального решения. Задачи подобного рода в нашей постановке еще не решались (хотя современный уровень знаний вполне достаточен для такого решения), поэтому ТЭО должно предполагать проработку и исследование нескольких вариантов - чем больше, тем лучше, чтобы обеспечить максимум оптимизации.

Представленная технологическая схема являет частный случай ее реализации, дающей в нашем подходе в общем-то минимальные позитивные результаты теплоэнергетики, цель которой - обеспечение потребителей тепловой энергией. Минимальные в том смысле, что в предлагаемом способе воду 2 можно нагревать до температуры значительно выше критической точки. Соображения на этот счет еще будут изложены. А пока оценим предлагаемое решение в сопоставлении его с прототипом и дополнительным разъяснением ряда факторов, нигде и никогда не зафиксированных во всех известных вариантах разработки и исследования управляемого термоядерного синтеза.

Прежде всего, необходимо отметить - предлагаемый способ устраняет устрашающую концентрацию осуществления взрывного процесса термоядерного синтеза, который в прототипе предполагает мощность взрывных устройств от 10 до 100 и более килотонн в тротиловом эквиваленте. Мы решаем эту задачу путем распределения требуемой мощности термоядерного синтеза на множество малых взрывов, превращающих всю технологию в равномерный процесс извлечения тепловой энергии. В этом смысле имеется некоторая аналогия с принципом термоядерного синтеза, разработанного и осуществленного в США (см. интернет, Мощный рывок Запада в будущее. - Saturday, 16.10.2010), где лазерным воздействием на дейтериево-тритиевые капсулы диаметром 2 миллиметра превращают эти горошины в мини-термоядерные бомбы. С той лишь разницей, что американская затея с термоядерными капсулами совершенно неприменима для практической реализации (и нет ни малейшей надежды на эту применимость в будущем), являя собой бесплодный супердорогостоящий эксперимент стоимостью в десяток миллиардов долларов. Мы же эту задачу решаем настолько эффективно и надежно, насколько только можно пожелать, исходя не из фантазий и мечтаний о будущих научно-инженерных возможностях, а опираясь на уже существующий научно-инженерный уровень, о котором ниже скажем подробнее. Но уже сейчас заметим, что в прототипе уровень теплоаккумуляции при использовании воды в качестве теплоносителя имеет крайне низкий уровень, повторимся - по оценкам, оптимальная температура воды составляет после взрыва 200°C (пар), до взрыва 30°C в фонтанах и 110°C у остатков пара в камере. Мы же начинаем с уровня критической точки воды 374,2°C, имея возможность этот потенциал увеличивать многократно. В то же время, гигантомания прототипа не позволяет выйти за пределы 200°C, ибо греют, в сущности, не воду, а всю эту циклопическую махину, бесполезно рассеивающую полученную от взрыва теплоту в окружающем ее пространстве.

Но продолжим анализ на предмет более полного использования аккумуляции теплоты в нашем решении при увеличении температуры воды после осуществления термоядерного взрыва.

Т.е. рассмотрим фигуру 3, где вода после преодоления уровня критической точки переходит в иное агрегатное состояние, становясь паром. Повышение температуры сохраняет это состояние до уровня 1000°C, после чего водяной пар начинает разлагаться на водород и кислород. При этом в процессе указанного повышения температуры увеличивается теплоемкость пара, которая к уровню 1000°C становится более чем в три раза выше, чем в критической точке. Из чего следует (воспользуемся численным параметром предыдущего анализа) нагрев 100 м³ воды до этого тысячеградусного уровня требует сжигания более 70 тонн нефти или тепловой энергии от реакции термоядерного синтеза порядка 11 грамм дейтерия. Эти данные получены экстраполяцией, о чем уже было сказано выше, и что требует проведения соответствующих экспериментальных исследований - для более точного их определения. Как видим, повышая температуру воды 2 внутри прочного корпуса 1, мы еще более повышаем преимущество предлагаемого решения в сравнении с прототипом относительно емкости аккумулирования тепловой энергии, образуемой при термоядерном синтезе, что равноценно соответствующему увеличению общей эффективности добычи этой энергии. Однако этот уровень эффективности предлагаемого решения далеко не исчерпывает его превосходство перед прототипом. Имеется в виду следующее.

Как было отмечено, диссоциация воды начинается с уровня 1000 градусов Цельсия. Однако при дальнейшем повышении температуры разложение воды на водород и кислород идет весьма медленно. Даже при 2000°C степень термической диссоциации воды не превышает 2%, т.е. равновесие между газообразной водой и продуктами ее диссоциации - водородом и кислородом - все еще остается сдвинутым в сторону воды. При охлаждении же ниже 1000°C равновесие практически полностью сдвигается в этом направлении. Из этого следует, что, в сравнении с вышепредставленным тысячеградусным уровнем, дальнейшее нагревание воды обеспечивает еще больший потенциал аккумуляции теплоты, образуемой при термоядерном синтезе. Водород же и кислород, которые образуются к моменту взрыва устройства 3, не создают никаких негативных последствий для предлагаемого способа, возвращаясь в исходное состояние в составе молекулы воды при ее охлаждении ниже 1000°C. Даже если допустить, что этого возвращения водорода и кислорода в начальное состояние не будет происходить, количество этих газов настолько мизерное в общей массе воды, что оно не создает никаких особых неудобств в предлагаемой технологии. Считая, что это мизерное количество водорода и кислорода можно периодически удалять из корпуса 1. Так что можем нагревать воду в требуемых пределах не только до 2000°C, но и далее, если в этом возникнет надобность. Если же остановимся на двухтысячном температурном уровне и оценим его, применяя вышеуказанные 100 м³ воды 2, получаем для нагрева ее до такого уровня температуры необходимо затратить тепловую энергию, эквивалентную сжиганию более 150 тонн нефти (данные экстраполяции), что тождественно энергии, выделяемой в реакции термоядерного синтеза 24 грамм дейтерия. Эти результаты, как уже было дважды отмечено, требуют соответствующих экспериментальных исследований, которые, вполне вероятно, - еще более увеличат способность воды аккумулировать тепловую энергию. Ибо нагрев воды (как и любой иной жидкости) с увеличением давления (наш способ именно этому способствует) является главным фактором увеличения ее теплоемкости.

Рассмотрев главные варианты нагрева воды 2 в реакторе 1, нельзя не сказать о ее охлаждении в процессе отбора через корпус этого реактора аккумулированной в массиве воды теплоты. Хотя это тема предстоящих разработок и исследований, предусматривающая также соответствующие технико-экономические обоснования, однако можно уже сейчас утверждать, что, учитывая выше упомянутую возможность использования тепловых насосов, регулирование снижения температуры можно осуществлять практически в любым требуемых диапазонах - например, в принятом нами прототипе этот нижний уровень температуры воды составляет 30°C. В нашем решении также можно ориентироваться на этот уровень, предполагая, что в этом случае, кроме максимального извлечения аккумулированной теплоты в реакторе 1, создаются наиболее приемлемые условия для перезарядки взрывного устройства 3. Однако, как отмечено уже, окончательный ответ на данный вопрос будет получен в процессе предстоящих разработок и исследований нашего решения, которые должны охватить все множество возникающих вопросов.

Необходимо особо отметить, что наш способ управляемого термоядерного синтеза ориентирован на чистую реакцию этого рода. Чистую в том смысле, что, в отличие от прототипа, осуществление этой реакции происходит без применения инициации взрыва, функцию которого в КВС выполняют соответствующие ядерные взрывные устройства. Возникает естественный вопрос - возможно ли такое? Т.е. можем ли мы сегодня уповать на чистый термоядерный синтез? И почему, на этот счет (применительно к КВС) не имеется информации у физиков ведущего ядерного центра России?

Начнем со второго вопроса. Физики из ядерного центра в Снежинске идею взрывной дейтериевой энергетики базируют на применении термоядерных взрывов мощностью, измеряемой десятками и даже сотнями килотонн в тротиловом эквиваленте. Инициация таких взрывов также требует взрывных устройств мощностью, измеряемой килотоннами в тротиловом эквиваленте. Поэтому, даже если появятся чистые термоядерные взрывы, мощность которых измеряется тоннами, десятками тонн или сотнями тонн в тротиловом эквиваленте, этот «мизер» совершенно не интересен разработчикам Снежинского КВС. Не интересует даже для выполнения функции инициирования взрыва главного взрывного устройства в КВС. Хотя отсутствие информации на этот счет не доказывает, что в Снежинском ядерном центре не ведутся соответствующие разработки и исследования данной проблемы. Тем более что имеется множество свидетельств прямых и косвенных, извещающих, что разработки и исследования чистых термоядерных взрывных устройств, и прежде всего мини зарядов, ведутся ведущими лабораториями мира - прежде всего применительно к военной тематике. Чтобы осознать насколько все это серьезно, необходимо заметить, что поиск ведется прежде всего в отношении обеспечения возможности термоядерного синтеза без применения инициирующего ядерного взрывного устройства. Главное предпочтение отдается разработке компактных сверхмощных импульсных источников электромагнитной энергии, либо разработке накопителей электрической энергии, достаточной для «поджога» взрывного термоядерного синтеза. Причем поиски в этом направлении идут уже достаточно давно. В качестве иллюстрации и разъяснения сути дела достаточно сослаться на следующую информацию. Вот, например, данные из статьи в интернете ЭЛЕКТРОВЗРЫВ ″НАОБОРОТ″, В. Фефелов, КРАСНОЕ ЗНАМЯ, 13 февраля 1981.

Немного о сути изучаемого в отделе высоких плотностей энергий явления. Если через тонкую цилиндрическую оболочку, которую показал мне в начале разговора Лучинский, пропустить мощный электрический ток, то она мгновенно взорвется. Но взорвется как бы наоборот: огромное магнитное поле, образующееся при пропускании тока, так сильно сдавит превратившуюся в плазму оболочку, что она со скоростью в сотни километров в секунду устремится к оси цилиндра. При достаточно большой силе тока давление внутри ″схлопнувшейся″ оболочки может достигнуть миллиардов атмосфер, а температура - десятков миллионов градусов. В этих условиях в смеси тяжелых изотопов водорода начнется термоядерная реакция и произойдет микроскопический термоядерный взрыв. Ученых, конечно, интересует случай, когда выделяющаяся при взрыве энергия превосходит затраченную на ″поджигание″ реакции. Только при таком условии может идти речь о практическом использовании этого процесса в энергетике.

Прошло более 30 лет. Закончилась ли данное исследование должным результатом, мы не знаем, в виду отсутствия информации. Но смеем предполагать, что тема эта в России не закрыта, ибо, как уже было отмечено, поиски и исследования в главных научно-исследовательских центрах мира ведутся интенсивно, и прежде всего в военной сфере. В результате, в интернете появляются сообщения такого рода. В общем, миллиарды долларов, затрачиваемые самой передовой в технологическом отношении страной на деятельность ядерных оружейных лабораторий, не исключено, рано или поздно приведут к появлению четвертого поколения ЯО - чисто термоядерного. Многие эксперты полагают, что есть определенная степень вероятности появления чисто термоядерного оружия раньше, чем будет освоено промышленное использование термоядерной энергии на экономически приемлемом уровне. История может повториться, как это было с атомным оружием - сначала бомба, а потом энергетика.

Но не только военные исследования необходимо иметь в виду.

Вот, совершенно недавняя информация «Сделан важный шаг на пути к управляемому термоядерному синтезу» 19-09-2012,23:22, сообщающая Ученые из Национальной ядерной лаборатории Сандия в США (Sandia National Laboratories) сделали один из трех важных шагов на пути получения энергии при помощи управляемого термоядерного синтеза. Это исследование, в сущности, выполняется в той же принципиальной постановке, что поведано выше о советском электровзрыве «наоборот». Американцы сообщают, что проделанная работа не просто обнадеживает, а позволяет с определенной уверенностью завершить решение этой проблемы к концу 2013 года. Если это произойдет, результат предполагается уникальный - выход энергии может в тысячу раз превышать ту, что была затрачена изначально. А это говорит уже не просто о достижении положительного энергетического баланса, но и о коммерческом использовании технологии.

Так что, мы получаем ответ на выше поставленный вопрос - Можем ли мы сегодня уповать на чистый термоядерный синтез?

Уповать, это значит не просто надеяться, а в сущности, и гарантировать возможность осуществлять чистый термоядерный синтез в нашем способе получения тепловой энергии. И мы утверждаем о возможности гарантировать требуемое чистое термоядерное взрывное устройство, ибо самые мощные и серьезные научно-инженерные силы задействованы в решении этой проблемы, которой уже посвящены несколько десятилетий, и актуальность требуемых результатов которой постоянно возрастает.

Причем, в решении этой проблемы задействована не только технология интенсификации электромагнитного импульса, но и ускорители разных типов, где особенно актуальны компактные, малогабаритные. Вот например, что сообщает журнал НАУКА И ЖИЗНЬ №1, 2000. ЭНЕРГИЯ ИЗ УСКОРИТЕЛЕЙ, к.т.н. Л. Жиляков, Институт высоких температур РАН, характеризуя схему установки для термоядерного синтеза в коллайдере.

Коллайдер представляет собой пару ускорителей, разгоняющих пучки ионов навстречу друг другу. При столкновении пучков происходит реакция с появлением новых частиц и выделением энергии. Если в ускорителях разогнать ионы дейтерия (D) и трития (T), то при их взаимодействии пойдет реакция синтеза с образованием α-частиц - ядер гелия-4 (4He), нейтронов (n) и энергии: D+Т®4Не+n+17,6 МэВ на один акт взаимодействия. Выделяющееся в камере коллайдера тепло можно использовать традиционным способом - для испарения рабочего тела (например, воды) с получением пара высокого давления.

Важнейшее отличие метода встречных пучков от магнитного удержания в том, что размер ускорителя не играет принципиальной роли для достижения условий синтеза. Минимальный размер экспериментальной установки будет определяться только размерами источника ионов с требуемой энергией. А они невелики: источник ионов на несколько сот килоэлектронвольт, применяемый в промышленности (например, для ионной имплантации полупроводников), занимает площадь не более 10 м2 и стоит несколько тысяч долларов. В «нулевом» эксперименте по ядерному синтезу размеры коллайдера (объема, где сталкиваются пучки) могут быть очень малы. Например, при его длине 2 см и диаметре 0,4 см ожидается выделение 25 Вт тепла, то есть удельная мощность установки оказывается 108 Вт/м3 (примерно как у двигателя внутреннего сгорания). Достижение таких параметров и будет означать физическое решение проблемы управляемого термоядерного синтеза. Получение требуемых мощностей - вопрос уже чисто технический. Рабочий объем реактора, скажем, может содержать необходимое количество коллайдеров - «термоядерных ТВЭЛов», тепловыделяющих элементов. Подобные предложения неоднократно высказывались в научной литературе, однако до исследований, к сожалению, дело так и не дошло. Между тем они предполагают простую экспериментальную проверку, причем на небольшом и недорогом лабораторном стенде. Многие физико-технические проблемы такого эксперимента уже решены. Оценки показывают, что затраты на проведение работ будут в 10-20 тысяч раз меньше, чем на любые другие исследования в этой области. А в случае удачи открывается возможность несравненно более простого решения проблемы управляемого термоядерного синтеза, чем это обещают все те направления, которые разрабатываются в настоящее время.

Прошло тринадцать лет. Использованы ли результаты этих теоретических исследований в практической постановке - создания компактных малогабаритных ускорителей?

Ничего не известно на этот счет ни из отечественных, ни из зарубежных источников информации. Хотя сама тема ничуть не теряет своей актуальности. Ибо, опять