Кроме слияния трития и дейтерия возможен чисто солнечный термояд, когда соединяются два атома дейтерия. В случае освоения данной реакции энергетические проблемы будут решены сразу и навсегда. Однако осуществить слияние двух ядер дейтерия – дело весьма непростое. В любом из известных вариантов управляемого термоядерного синтеза термоядерные реакции не могут войти в режим неконтролируемого нарастания мощности без последующего срыва плазмы и прекращения реакций. Таким образом, термоядерным реакторам присуща внутренняя безопасность.
Исходное топливо, потребляемое термоядерным реактором (дейтерий и литий), как и конечный продукт реакций (гелий), не радиоактивны. Радиоактивными являются промежуточные продукты реакций. В реакторе, использующем реакцию слияния дейтерия и трития, существуют два принципиальных источника радиоактивности. Первый – тритий, который участвует в топливном цикле реактора. Тритий радиоактивен и превращается в гелий-3 с испусканием бета-излучения с периодом полураспада 12,3 года. Второй источник радиоактивности – это активация нейтронами конструкционных материалов внутренней стенки и теплоносителя. В результате облучения нейтронами в них могут образовываться и накапливаться радиоактивные продукты ядерных реакций.
Специалисты утверждают, что термоядерная электростанция с тепловой мощностью 1 ГВт в плане радиационной опасности эквивалентна урановому реактору деления мощностью 1 КВт (типичный университетский исследовательский реактор). И это обстоятельство во многом является решающим фактором, вызывающим пристальное внимание правительств многих стран к термоядерной энергетике. Почти полное отсутствие радиоактивных отходов и минимальность радиоактивной опасности даже в случае катастрофического разрушения термоядерного реактора в сочетании с огромными запасами топлива для таких электростанций делает термоядерную энергетику крайне перспективной в плане преодоления грядущего энергетического кризиса.
ТОКАМАК – это один из вариантов устройства, способного формировать долгоживущую горячую плазму высокой плотности. При достижении определенных параметров плазмы в ней начинается термоядерная реакция синтеза ядер гелия из исходного сырья – изотопов водорода (дейтерия и трития). При этом в токамак-реакторе должно вырабатываться существенно больше энергии, чем затрачивается на формирование плазмы.
Впервые схема магнитного термоядерного реактора была предложена в 1950 году Андреем Дмитриевичем Сахаровым и Игорем Евгеньевичем Таммом. Токамак представляет по сути полый бублик (тор), на который намотан проводник, образующий магнитное поле. Основное магнитное поле в камере-ловушке, содержащей горячую плазму, создается тороидальными магнитными катушками. Существенную роль в удержании плазмы играет плазменный ток, который протекает вдоль кругового плазменного шнура и создает полоидальное магнитное поле. Ток в плазме поддерживается вихревым электрическим полем, создаваемым первичной обмоткой индуктора. При этом плазменный виток играет роль вторичной обмотки.
Владимир Решетов, доцент МИФИ, кандидат физико-математических наук
Pro et contra: По ком сохнет Арал
50 лет назад Аральское море обеспечивало благополучие всего Приаралья. В его солоноватой воде водилось более 20 видов промысловых рыб, которые нерестились в реках, а откармливались главным образом в озере. В удачные годы в нем вылавливали до 40 тысяч тонн рыбы. Промысловое рыболовство вели с помощью традиционных больших неводов, предназначенных для вылова пелагических (то есть обитающих на поверхности и в толще воды рыб). Такие сети забрасывались с больших рыбацких баркасов, рассчитанных на прием 30—50 тонн рыбы, или с лодок (в этом случае они вытаскивались на берег верблюдами). Аральское море становилось все более популярным местом отдыха: купание, рыбалка, что еще нужно? Численность жителей в большинстве населенных пунктов Приаралья возрастала. Очень существенным был и вклад Аральского моря в смягчение климата региона.
До конца 50-х годов объем Аральского моря был в целом постоянен. Весной площадь зеркала увеличивалась, а осенью многочисленные мелкие заводи вокруг моря пересыхали, превращаясь в солончаки. Такими же солончаками заканчиваются многочисленные пересыхающие реки, текущие в казахстанские полупустыни с высоких и снежных южных гор. Почвы вокруг солончаков также в той или иной степени засолены.
Однако, изобретя поливное земледелие, человечество получило и новый способ засоления почв. Атмосферные осадки: дождь, снег, туман – состоят из дистиллированной, лишенной солей воды. Поэтому, испаряясь, они не оставляют в почве солей. Воды рек уже содержат соли (0,002 г/л), которые, оставаясь на полях, отравляют почву. Еще древним земледельцам долин Евфрата или Нила пришлось изобрести промывку почвы и слив излишка воды. Современные технологии полива в жарком климате основаны в первую очередь на так называемом капельном орошении. Суть его в том, что подается строго минимальное количество воды, необходимое каждому растению. Это не только исключает перерасход воды, но и приводит к тому, что вся она поглощается вместе с солями, которые не остаются в почве.
Советские руководители хоть и имели нередко сельскохозяйственное образование, но, видимо, получали его уж очень заочно. Щедро оросив долину Амударьи, чтобы засадить ее хлопчатником, они с хрустом наступили на грабли, на которых 5 000 лет тому назад постояли шумеры и египтяне. С той только разницей, что в руках у современных «мелиораторов» была землеройная техника, которой можно было за год перекопать всю Месопотамию. Водосберегающие технологии подразумевали бы бетонирование дна каналов, установку современных оросительных систем, дренаж. Это сулило долговременные, но постепенные результаты, а пятилетний план ждать не мог. Поля давали рекордные урожаи, но потом засолялись. Каналы удлиняли и орошали новые земли, и уже более четверти воды впитывалось просто песками каналов…
Так началось стремительное высыхание Арала. Впрочем, не столь стремительная гибель моря была бы все равно неизбежна, поскольку расход воды в Средней Азии и Казахстане вырос многократно. Сельскохозяйственные, бытовые и промышленные нужды к сегодняшнему дню забрали почти весь сток Амударьи и Сырдарьи. Вместо прежних 60 км3 в море попадало в хорошие годы 5 км3 воды, а в маловодные и вообще ничего. В 60-е годы уровень моря снижался в среднем на 0,2 м в год, в 70-е – уже на 0,5 м. В 1977—1978 годах соленость поднялась до уровня, при котором быстро и почти одновременно исчезла вся рыба, кроме акклиматизированной камбалы. В 80-е годы, засушливые сами по себе, уровень моря снижался на 0,7 м в год, в 1982-м в море впервые вообще не поступило речной воды. В 1988—1989-х море разделилось на два почти изолированных озера: северный Малый Арал, питаемый Сырдарьей, и южный Большой Арал.
Уход моря и увеличение его солености (а следовательно, и температуры замерзания) сделали климат Приаралья еще более резко континентальным, то есть лето стало короче, суше и жарче, а зима – длиннее и морознее.
К 1990 году сформировалась идея спасения хотя бы Малого Арала, воды которого через узкий пролив постоянно вытекали в Большой Арал. Для прекращения этого бесполезного стока следовало удлинить на несколько километров Кокаральский полуостров, разделяющий озеро на две части. В 1994 году под руководством бывшего акима (губернатора) Аральского района Алашыбая Баймырзаева перемычка была построена из местных материалов, то есть песка. Однако в апреле 1999-го, когда уровень Малого Арала почти достиг высоты дамбы, во время весеннего шторма перемычку размыло и накопленная вода вылилась в Большой Арал. Уровень Малого Арала всего за две недели вновь снизился на 6 м, а Баймырзаев был немедленно снят с должности. Было ли строительство песчаной дамбы без сооружений для сброса избытка воды авантюрой? Несомненно, да. Была ли эта авантюра вовсе бесполезной? Несомненно, нет. Перемычка доказала, что остаточного стока Сырдарьи достаточно для заполнения Малого Арала и что он может быть таким способом спасен.