Клаус Гофман - Можно ли сделать золото, Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов
Перон решился на некоторые сообщения. На острове Хемуль в глубине страны Рихтер построил стенд для атомных испытаний. Эта область отгорожена и недоступна для общественности. Капиталовложения в предприятие Перон оценил свыше 100 миллионов долларов. Удача якобы оправдала столь большие затраты.
Сенсационное сообщение об удавшемся контролируемом термоядерном синтезе, как молния, распространилось по всему миру. Расспрашивали Манфреда фон Ардена, находившегося в ту пору в СССР, о личности этого Рональда Рихтера. Было известно, что во время войны в институте Ардена в Берлине работал физик с той же фамилией. Был ли это тот же Рихтер? Предположение подтвердилось. Мнение Ардена о Рихтере как о научном работнике было не слишком высоким: он охарактеризовал его как фантазера.
Вскоре выяснилось, что диктатор Перон попался на удочку шарлатана, которому, хотя и удалось "атомизировать" 100 миллионов долларов, но было не под силу получить атомную энергию путем термоядерного процесса. Надувательство было обнаружено комитетом по расследованию, созданным аргентинским парламентом. Вот еще один пример того, как "алхимик" смог водить за нос своего повелителя. Рихтер, в течение многих лет обласканный как авторитетный атомщик, осыпанный деньгами и почестями, обладатель многих вилл и бронированной машины, подаренной президентом, впал в немилость.
Глава государства ненадолго пережил на своем посту бывшего фаворита. В сентябре 1955 года участь Перона была решена произошедшим военным переворотом. Предполагают, что одной из причин падения аргентинского диктатора была афера его "придворного алхимика". Во всяком случае "алхимика" милостью Перона можно заслуженно поставить в один ряд с его коллегами типа Зейлера, Эмменса и Таузенда. Во все времена, вплоть до наших дней, они дурачили свои жертвы. Их жизнь, полная приключений, могла бы служить сюжетом для детективного романа. Мы привели лишь некоторые эпизоды из жизни этих мошенников, полное же описание их судеб ждет своей книги. Когда же она будет написана, эта книга -- "Путь алхимика"?
На пути к неисчерпаемой энергии
В начале 50-х годов мир был напуган взрывом водородной бомбы. Это были первые неуправляемые термоядерные реакции, выпущенные на волю человеком. Кое-кто считал, что это прогресс на пути к контролируемому ядерному синтезу; теперь, мол, требуется лишь "обуздать" Н-бомбу. Какая ошибка! Ведь бомба остается бомбой. Цель ни в коем случае не оправдывает средства. С тех пор прошло уже более четверти века. Учитывая бурное развитие науки и техники, можно сегодня с полным правом спросить себя: почему мы не продвинулись вперед с созданием искусственного Солнца на Земле? Что нужно еще сделать, чтобы разрешить, наконец, великую проблему трансмутации -- превращение водорода и его изотопов в гелий?
Когда Рональд Рихтер в 1951 году пытался осуществить свой "ядерный синтез", он рассчитывал произвести фурор. Но один известный ученый сказал тогда, что господину Рихтеру надо было сделать возможными три невозможные вещи: достичь температуры в несколько десятков миллионов градусов без урановой бомбы, поддерживать эту температуру в течение нескольких секунд и, наконец, создать такое давление, которое имеется в глубине звезд. Однако никто не может достать звезду с неба, даже если он -- любимец диктатора!
Перечисленные условия являются необычайно жесткими, но они действительно необходимы. Ядра атомов водорода или его изотопов должны слиться, образуя гелий. Однако они отталкивают друг друга из-за своих зарядов. Если же, несмотря на это, ядра атомов подойдут очень близко друг к другу и в конце концов соединятся, то они должны находиться в состоянии плазмы, когда имеются лишь "голые" ядра и свободные электроны. Такое особое состояние материи появляется лишь при температурах в миллионы градусов. В плазменном состоянии существует несколько возможностей превращения водорода в гелий. Теория отдает предпочтение двум реакциям, которые исходят не из обычного водорода, а из его изотопов -- дейтерия (D) и трития (Т):
D + Т [4]He+ n + Энергия (1)
D + D [3]He + n + Энергия (2), или
D + D T + H + Энергия
Процесс (1) протекает в дейтериево-тритиевой плазме при температурах свыше 40 миллионов градусов, в то время как реакция (2) для своего поджигания требует температуры около 300 миллионов градусов. Следовательно, все не так просто, как представляли себе в 20-х годах Панет и Петерс. Кроме того, недостаточно получить 40 или 300 миллионов градусов, нужно, чтобы при этих температурах плазма была удержана в стабильном состоянии какое-то минимальное время -- около 1 с. Далее, для начала синтеза совершенно необходимо определенное число частиц. Эти условия устанавливаются так называемым критерием Лоусона: произведение времени удержания плазмы на плотность частичек для реакции D с Т при рабочей температуре в 100 миллионов градусов должно иметь значение 10[14] с/см[3]. Что это означает? При температуре в 100 миллионов градусов 10[14] реакционноспособных ядер атомов на кубический сантиметр должны быть удержаны в течение, по крайней мере, одной секунды. Если это удастся, то термоядерный реактор начнет работать.
При таких высоких требованиях экспериментальные трудности неизмеримо возрастают. Само по себе проблемой является получение солнечных температур в лабораторных условиях. Правда, в настоящее время можно достичь 100 миллионов градусов, но лишь на доли секунды. Неразрешенными остаются прочие задачи: стабильное удержание плазмы при высокой плотности частиц. При температурах в несколько миллионов градусов частицы являются сверхбыстрыми. В доли секунды плазма растекается и снова охлаждается. Ни один земной материал не может существовать при этих температурах и удержать горячую плазму. В Солнечной системе это удается лишь Солнцу в силу его большой массы и размеров: гравитация удерживает солнечную плазму в космическом вакууме. Из-за проблемы материала вопрос об удержании плазмы был заранее, казалось бы, обречен на провал. К счастью, удалось найти изящное решение: плазму можно удержать мощными магнитными полями.
Как обстоит дело с сырьем для будущих термоядерных реакторов? Этот вопрос следует поставить с самого начала. Дейтерий в виде тяжелой воды находится в Мировом океане практически в неограниченном количестве, правда при "разбавлении" 1 : 6000. Если удастся провести D,D-синтез, то не будет вообще никаких забот об исходном сырье, можно будет буквально "сжигать море": 1 л обычной воды с ее естественным содержанием дейтерия дает столько же энергии, сколько 300 л бензина. 1 г чистого дейтерия выделяет при синтезе 30 000 кВт энергии.
Несмотря на эти заманчивые цифры, полагают, что термоядерный D,D-реактор будет иметь шанс на осуществление лишь в далеком будущем. Непреодолимым препятствием является ныне температура плазмы в 300 миллионов градусов. А вот эксперименты по термоядерному синтезу с дейтерием и тритием могут быть проведены при более "доступных" температурах. Поэтому все усилия концентрируются исключительно на последнем способе синтеза. Однако трития, наиболее тяжелого изотопа водорода, в природе практически нет. Его можно получить только искусственно в атомном реакторе, а в будущем, быть может, в термоядерном реакторе. Исходным веществом является изотоп лития [6]Li, который содержится в природном литии, к сожалению, только в количестве 7,4 %. Он превращается в тритий при бомбардировке нейтронами:
[6]Li + n T + [4]He
На практике в качестве горючего намереваются использовать дейтерид лития (LiD), причем в термоядерном реакторе параллельно будут протекать синтез трития и термоядерный синтез. Но хватит ли лития на Земле? Ответом является условное "да". Природные запасы для атомных и термоядерных реакторов -- уран, торий или литий -- встречаются приблизительно в одинаковых количествах. В то же время тритий вызывает осложнения, поскольку этот радиоактивный газ легко диффундирует и может проникнуть из реактора во внешнюю среду. Кроме того, радиоактивность может возникать в самих термоядерных реакторах: их металлические части, которые приходится время от времени сменять, становятся радиоактивными за счет нейтронов, выделяющихся при синтезе.
Первоначальное воодушевление в вопросе исследования термоядерного синтеза, которое охватило ученых со времени Женевской конференции 1955 года, вскоре сменилось некоторым спадом. Правда, через год И. В. Курчатов в английском центре атомных исследований, в Харуэлле, доложил о новых советских экспериментах с дейтериевой плазмой с температурой в миллион градусов. Однако быстрых успехов не достигли ни в СССР, ни в Великобритании, ни в США. Американцы в шутку назвали свою установку ядерного синтеза 1957 года perhapsotron. В вольном переводе это означает: "установка, работающая по принципу: то ли будет, то ли нет".
На конференции по физике плазмы и контролируемому термоядерному синтезу в сентябре 1961 года в Инсбруке один из ведущих специалистов, советский физик Л. А. Арцимович, обратился ко всем участникам с сердечной речью. Наше первоначальное предположение, сказал он, что двери в обетованную страну сверхвысоких температур откроются при первом сильном напоре физиков, оказалось столь же необоснованным, как надежда грешника попасть в рай, не пройдя через чистилище. Однако едва ли можно сомневаться в том, что проблема контролируемого термоядерного синтеза будет разрешена. Мы лишь не знаем, сколько еще нам придется пребывать в чистилище.
