Текст книги "Философия оптимизма"

Автор книги: Борис Кузнецов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 26 страниц) [доступный отрывок для чтения: 10 страниц]

Подобные изменения идеального цикла – канона, к которому стремится технический прогресс, происходили, как уже говорилось, и в классические времена. Но появление новых линий технического прогресса, связанных с новыми идеальными физическими схемами, было спорадическим. Физические схемы устанавливались на столетие, иногда больше, редко меньше. Это были схемы классической физики. Теперь, в атомном веке, на глазах одного поколения происходит моральное изнашивание не только конструкций, но и идеальных физических схем. Еще далеко не воплотилась в устойчивые формы схема освобождения атомной энергии за счет ядерного горючего, полученного путем разделения изотопов, как реакция захвата нейтронов и последовательного превращения ядер урана-238 стала практически применимой реакцией, затем на эту роль стала претендовать более сложная система реакций, приводящих к воспроизводству ядерного горючего, а в перспективе появилась термоядерная реакция как источник энергии. И каждое новое звено становится отправным пунктом если не экономических сдвигов, то экономических прогнозов, в планирующие учреждения приходят уже не только специалисты по прикладной физике, но и экспериментаторы и теоретики из областей чистой науки, и чем более «чистой», более общей является эта область, тем более коренные (хотя и более неопределенные) сдвиги она обещает.

Мы уже останавливались на этой иерархии все более общих научных концепций и связанных с ними все более радикальных и все менее определенных в настоящее время прогнозов. Реакторы-размножители занимают в этой иерархии среднее место. Мы можем оценить с большой достоверностью качественный эффект превращения этих реакторов в основную компоненту атомной энергетики. Что же касается количественных показателей такого превращения и его количественных результатов, то здесь приходится ограничиться лишь условными датами, указаниями на порядок цифр и очень далекими от достоверности вероятностями тех или иных масштабов[32]32
  См.: А. Л. Александров. Атомная энергетика и ее роль в техническом прогрессе. В сб.: «VII Мировая энергетическая конференция». М., 1968 (Генеральный адрес).


[Закрыть].

Как уже было сказано, конец 60-х годов – это время, когда стоимость киловатт-часа на атомной станции приблизилась к стоимости киловатт-часа на классических тепловых станциях. Во второй половине 40-х годов раздавались голоса оптимистов, ждавших очень быстрого внедрения атомной энергии в энергетический баланс, и пессимистов, откладывающих такое внедрение на более позднее время; иногда при этом называли двадцатилетний срок. Такой прогноз оправдан действительной эволюцией, причем сейчас он весьма оптимистичен.

Приближение стоимости киловатт-часа на атомных станциях к его стоимости на классических станциях иллюстрируется, в частности, данными по США. Здесь имеются богатые и сравнительно доступные месторождения каменного угля, исчерпания угольных запасов в течение ближайших пятидесяти лет не предвидится, и даже переход к менее доступным, требующим больших затрат месторождениям вряд ли окажет существенное воздействие на стоимость угля до конца нашего столетия. Цены на топливо, по некоторым обоснованным прогнозам, должны стабилизироваться на уровне одного доллара за гигакалорию для угля, нефти и газа[33]33
  См.: J. James, A. Lane. Economics of nuclear power. «Annual Rev. of Nuclear Sc.». Palo Alto (Cal.), 1966, 16, p. 355.


[Закрыть]. Что же касается атомной энергии, то для нее можно предвидеть существенное снижение как стоимости ядерного горючего, так и расходов на строительство станций и эксплуатационных расходов помимо ядерного горючего.

Во всем мире строительство более мощных атомных станций показало, что для них зависимость снижения стоимости киловатт-часа от укрупнения станций оказывается более резкой, чем для классических тепловых станций. Приведем данные о конкурентоспособности атомных электростанций США в зависимости от их мощности. Станция мощностью 190 Мвт может конкурировать с тепловыми электростанциями, если цена обычного топлива достигает 1,96 долл, за гигакалорию. Для станции в 300 Мвт эта цифра снижается до 1,64 долл. Атомная станция мощностью 800 Мвт будет успешно конкурировать с тепловой, если цена топлива на последней составит 0,8–0,96 долл, за гигакалорию, а станция в 1000 Мвт – при цене 0,52—0,8 долл[34]34
  См.: J. James, Л. Lane. Economics of nuclear power. «Annual Rev. of Nuclear Sc.». Palo Alto (Cal.), 1966, 16, p. 362, tab. XIII.


[Закрыть]. Отсюда следует, что атомные станции мощностью 300–400 Мвт могут конкурировать с угольными станциями в районах со средней по стране ценой угля, а станции в 1000 Мвт смогут к 1985 г. конкурировать с угольными во всех районах, даже там, где цена на уголь ниже всего[35]35
  Ibid. p. 363, tab. XIII.


[Закрыть].

Эти расчеты, опубликованные в 1966 г., в общем подтвердились. Строительство и, отчасти, эксплуатация мощных станций в конце 60-х и в начале 70-х гг. показали, что с ростом масштабов стоимость установленного киловатта и стоимость киловатт-часа на атомных централях, действительно, снижается быстрее. Сейчас это уже не прогноз, а констатация, опирающаяся на опыт построенных станций.

Сопоставление удельных капитальных вложений, расходов на горючее и ремонтных расходов на атомных (введенных в 1970–1971 гг.) и классических станциях показывает, что все эти расходы на атомных станциях уменьшаются быстрее, чем на тепловых станциях.

Однако простого сопоставления расходов на производство киловатт-часа электроэнергии недостаточно для прогноза. Необходимо учесть дополнительные обстоятельства. Прежде всего – общую проблему истощения классических ресурсов. Это отнюдь не проблема далекого будущего. Речь идет об относительном истощении, т. е. о переходе к средоточиям, требующим при поисках и эксплуатации больших затрат труда. Когда речь идет о мировом хозяйстве в целом, следует учитывать, что нефть и газ с 1963 г. занимают в энергетическом балансе большее место, чем твердое топливо. В 1937 г. твердое топливо составляло 68,8 %, жидкое топливо —18,2, природный газ – 5,8 и гидроэнергия – 7,2 %. С 1937 по 1963 г. потребление энергетических ресурсов возросло в 2,5 раза. При этом доля твердого топлива упала до 44,8 %, гидроэнергии до 6,7, в то время как доля жидкого топлива удвоилась (достигла 32 %), а доля природного газа утроилась (16,5 %)[36]36
  См.: J. Leclercq and М. van Meerbech. Nuclear energy, a factor making for greater dependability of energy supplies. «Euratom». Brussel, 1967, v. VI, N 1, p. 12, fig. 2.


[Закрыть].

Существенно, что нефть и газ стали топливом для электростанций. Но для этих видов энергетических ресурсов проблема истощения стоит острее, чем для угля.

Для урана эта проблема также является острой, если исходить из господствующего сейчас использования только части урана – делящегося изотопа, урана-235. В этом случае атомная станция требует в течение 20 лет 5,5 т урана на установленный мегаватт[37]37
  См.: E. O. Genzsch. Dampf-, Wasser– und Atomkraft. «Maschine und Werkzeug». 1967, H. 8, S. 28.


[Закрыть].

Имеющиеся рентабельные запасы урана могут обеспечить в течение двадцати лет атомные станции общей мощностью несколько больше 100 тыс. Мгвт. Если к 1980 г. атомные станции достигнут такой мощности, все известные сейчас рентабельные месторождения урана будут исчерпаны к началу XXI в. Уже сейчас проектируется гораздо более высокая мощность атомных станций на 1980 г., а в течение следующих двадцати лет, т. е. к 2000 г., она возрастет еще в 15–20 раз. Поэтому прогнозы такого роста исходят из коренного преобразования атомной энергетики, перехода в 80-е и 90-е годы к реакторам-размножителям как основному типу атомно-энергетических установок. В этом случае наличные запасы урана эквивалентны 4 миллионам миллиардов тонн условного топлива, а запасы тория представляются еще большими[38]38
  Cm.: R. Gibrat. L'6nergie nucleaire dans le monde d’ici & Гап 2000. «Revue de la Societe royale beige des ingenieurs et des industriels». Bruxelles, 1967, N 3, p. 109.


[Закрыть].

Таким образом, перспективы атомной энергетики иллюстрируют характерную черту атомного века: экономические прогнозы зависят не только от собственно технических тенденций (т. е. от эвентуального инженерного воплощения уже имеющихся физических схем), но и от более общих и радикальных трансформаций, включающих изменения исходных физических схем, целевых физических канонов технического прогресса.

Чтобы оценить эффект таких радикальных преобразований, нужно проводить эвентуальные «треки» технического и экономического прогресса, аналогичные тем трекам частиц, по форме и длине которых определяют тип возникающих частиц. Именно поэтому технические и экономические прогнозы (они и являются подобными «треками») становятся неотъемлемой частью анализа современных ситуаций. Та же парадоксальная ситуация: мы не только определяем будущее, исходя из настоящего, но и определяем настоящее, исходя из предвидимого (предвидимого с достаточно большой неопределенностью) будущего. Все дело в том, что в наш динамический век экономически определить современную тенденцию – значит, помимо прочего, определить ее ускоряющий эффект, ее значение не только для производительности труда, структуры производства и т. д., но и для производной по времени от величин, измеряющих производительность и структуру.

В число фактов, относящихся к настоящему, определяющих экономический смысл того, что происходит сейчас, входит радикальная смена атомно-энергетических прогнозов в конце 60-х годов. От прогноза, сделанного в начале 60-х годов, о киловатт-часе, более дешевом на атомной станции, чем на тепловой, в 1980 г., перешли к прогнозу о такой ситуации в 1970 г.[39]39
  См.: А. Бесчинский, И. Глезер. Вопросы развития энергетики (Секционное заседание мировой энергетической конференции в Токио). «Энергохозяйство за рубежом», 1967, № 2.


[Закрыть] Подобный переход может показаться не слишком существенным: речь идет о неопределенных прогнозах, и различие прогнозов, быть может, находится в пределах их возможных отклонений от действительной динамики стоимости. Но на самом деле переход от одного прогноза к другому как раз и означает сокращение таких отклонений: прогноз на 1970 г. принципиально отличался от прогноза на 1980 г. своей относительной точностью; стоимость киловатт-часа в 1970 г. вычислялась на основе проектных данных, очень близких к реализации.

Указанный переход сделал весьма показательным различие между прогнозами, относящимися к мощности атомных станций в 2000 г., сделанными в начале 1966 г. и в 1966–1967 гг. Подчеркнем: не сами количественные прогнозы, а их различие. Оно-то нас сейчас и интересует, поскольку мы хотим увидеть в прогнозах перелом в реальных тенденциях сегодняшнего дня. Такой перелом наступил, и он действительно может быть назван реальным. Смена прогнозов на 2000 г. обоснована реальным снижением стоимости киловатт-часа на атомных станциях в конце 60-х годов.

Сейчас, когда прогноз реализован, можно видеть, насколько он был точным. Вообще история прогнозов в 60-х годах поучительна. В 1966–1967 гг. здесь произошел перелом. Очень неуверенные и неточные предположения уступили место более смелым. Сейчас можно видеть, насколько точными оказались прогнозы конца 60-х годов. Все дело в том, что именно в это время произошло существенное снижение стоимости киловатт-часа на атомных станциях. Оно позволило вскрыть некоторые закономерности, увидеть причины снижения и определить темпы дальнейших соотношений стоимости энергии на угольных и атомных станциях. Поэтому сейчас, когда некоторые прогнозы (на 1970–1972 гг.) уже реализовались, представляет существенный интерес анализ различий между прогнозами, относящимися к мощности атомных станций в 2000 г., сделанными в начале 1966 г. и позже – в 1967 г.

Мы приведем прогнозы Ф. Фремонта, сделанные в 1966 и 1967 гг.[40]40
  См.: F. Fremont. «Electrical World», 1966, 165, N 18, р. 63; 1967, 167, N 24, р. 104.


[Закрыть] (прогнозы 1966 г. в знаменателе, прогнозы 1967 г. в числителе).

	1970 г.	1975 г.	1980 г.
Мощность всех электростанций мира в тысячах мегаватт	1118/1081	1578/1532	2207/2142
Мощность атомных станций	29,5/26	148/98	385/256
Процентное отношение мощности атомных станций к мощности всех станций	2,5/2,5	9, 4/6,4	17,4/11,9

Дополним эти очень красноречивые цифры одним из прогнозов на 2000 г. По мнению В. Вебстера, мощность всех электростанций на Земле достигнет в 2000 г. 5500 тыс. – 7500 тыс. Мгвт, а мощность атомных электростанций – 3000 тыс. – 4000 тыс. Мгвт, т. е. около половины или несколько больше половины мощности всех электростанций [41]41
  См.: William Webster. The commercial future of nuclear power. «Atomic Energy Review», 1966, N 4.


[Закрыть].

К этому следует прибавить, что 50 % мощности означает больше чем 50 % выработки электроэнергии, так как коэффициент нагрузки на атомных станциях превышает коэффициент нагрузки на тепловых станциях[42]42
  См.: J. James, A. Lane. Economics of nuclear power. «Annual Rev, Nuclear Sc.», Palo Alto (Cal.), 1966, v. 16, p. 349.


[Закрыть].

В США перелом в прогнозах выразился, в частности, в пересмотре доклада, представленного в 1962 г. Комиссией по атомной энергии президенту США. Составленное этой комиссией в 1967 г. дополнение к докладу[43]43
  См.: «The 1967 supplement to the 1962 report to the president on civilian nuclear power». «U. S. Atomic Energy Commission», Washington, 1967.


[Закрыть] констатирует, что темпы роста атомных станций превысили предположения 1962 г. и, что еще важнее, данные о строящихся и проектируемых станциях дают основание пересмотреть долгосрочные прогнозы. Отсюда вытекала необходимость уже в 1968 г. увеличить мощность отраслей промышленности, обслуживающих строительство атомных станций.

В дополнении 1967 г. Комиссия по атомной энергии предполагает, что потребление энергии с 1965 по 1980 г. увеличится на 50 %, а к 2000 г. – на 250 %. Потребление электроэнергии сейчас составляет 20 %, к 1980 г. оно возрастет до 30 %, а к 2000 г. – до 50 %. Процент участия атомных станций в выработке электроэнергии был меньше одного в 1965 г., в 1980 г. он будет равен 23–30, а в 2000 г. – 50.

Прибавим к этим данным некоторые цифры, называвшиеся на Мировой энергетической конференции в 1968 г. Для всего энергетического баланса выработка энергии за счет сжигания угля составляет 32 % от всей энергии в 1970 г., 22 % в 1980 г. и 10–15 % в 2000 г. Природный газ и нефть соответственно будут давать 59, 66 и 58 %, гидроэнергия – 7, 5 и 2 %. Атомная энергия—2 % в 1970 г., 7 % в 1980 г. и около 25 % в 2000 г.[44]44
  См. генеральный доклад А. А. Бесчинского и Д. Б. Вольфберга («Национальные обзоры энергетических ресурсов») и заключительное слово А. А. Бесчинского на заседании секции седьмой пленарной сессии Мировой энергетической конференции.


[Закрыть]

Для темпов роста производительности труда имеет первостепенное значение доля атомной энергии в производстве электроэнергии. Во всей выработке энергии атомная энергия составит 25 %. Но эта доля в энергетическом балансе принадлежит атомным электростанциям. Удельный вес электричества как энергоносителя составит в 2000 г. более 50 % и половина этой доли – 50 % всей электроэнергии – будет, как уже говорилось, производиться на атомных станциях[45]45
  Там же.


[Закрыть]. В форме электричества энергия будет обладать в последней трети столетия первостепенным реконструирующим, динамическим эффектом. Это связано с характером фундаментальных научно-технических тенденций.

Превращение атомной энергии в основную компоненту электроэнергетического баланса позволит перейти в промышленности и на транспорте, а также в земледелии и в добыче полезных ископаемых к методам, требующим больших, чем сейчас, удельных затрат электроэнергии. Такой переход вытекает из некоторых основных тенденций, о которых шла речь в этой книге. Решение продовольственной проблемы связано, как уже говорилось, с большими энергетическими затратами на производство удобрений, на орошение и водоснабжение. Относительное истощение сырьевых ресурсов означает увеличение удельных затрат энергии на добычу сырья. Во многих случаях это будет эффективнее, чем поиски энергетически более доступных месторождений, но требующие зато очень дорогой информации «знаю где». Электроника, превращаясь в основной рычаг реконструкции технологии, приведет к росту потребности в энергии в большом числе, отраслей. Таков же эффект применения полимеров и химии в целом, обещающих весьма радикальную революцию в использовании сырьевых ресурсов в технологии и в решении продовольственной проблемы. В последней трети нашего века темпы роста мощности электростанций и соответственно выработки электроэнергии будут, как ожидают, увеличиваться очень быстро и, что особенно важно, с заметным ускорением: мощность вырастет с 765 млн. квт в 1970 г. до 11 000 млн. квт в 2000 г. (из них 500 млн. – на атомных станциях). Особенно внушительное ускорение будет характерно для десятилетия 1990–2000 гг. Ввод новых мощностей более чем удвоит мощность электростанций (прирост – 6000 млн. квт – больше, чем вся мощность в 1990 г.), из них атомные станции дадут прирост 4000 млн. квт[46]46
  См. генеральный доклад С. M. Фейнберга («Атомные электростанции») на заседании секции С₃ седьмой пленарной сессии Мировой энергетической конференции.


[Закрыть]. Таким образом, составив 50 % в общей мощности электростанций, атомные станции станут уже в 1990–2000 гг. не только преимущественной, но и преобладающей компонентой развития электроэнергетики. Теперь мы видим, что 2000 год как календарная дата достаточно близок к «2000 г.» как условной дате завершения основной научно-технической тенденции нового периода – периода технического воплощения неклассической науки.

Доклады на следующей, 8-й, Энергетической конференции (в Бухаресте в 1971 г.) позволяют видеть, что прогнозы 1968 г. в основном соответствовали реальным тенденциям[47]47
  Доклад 2.1—19 на 8-й энергетической конференции в Бухаресте в июне– июле 1971 г.


[Закрыть].

В докладе Нафикса (председателя Федеральной энергетической комиссии США) «The Potential impact of environmental provisions atom elecfric utility systems» общая мощность намечена в объеме 668 млн. квт в 1980 г. и 1260 млн. квт в 1990 г., а мощность атомных станций составит 147 млн. квт в 1980 г. и 500 млн. квт в 1990 г.

В докладе Лякоста на той же конференции средний прирост мощности атомных станций на предстоящие 30 лет намечается на 7 % каждые 10 лет, и при выработке электроэнергии 10 триллионов квтч в 1980 г., 20 триллионов квтч в 1990 г. и 32 триллиона в 2000 г., доля атомных станций, равная 23 % в 1970 г., составит 30 % в 1980 г., 37 % в 1990 г. и 50 % в 2000 г.[48]48


[Закрыть]

Физико-технический прогноз – возможность строительства реакторов-размножителей – позволяет правильно оценить тот экономический прогноз, который напрашивается при анализе проектировок 1967 г. Указанный прогноз – превращение атомной энергетики к началу XXI в. в преобладающую компоненту баланса электроэнергии. Из перспективы перехода к реакторам-размножителям следует, что подобное превращение является ступенью к еще более решительному преобладанию атомной энергетики. Можно представить себе, что реакторы-размножители будут обеспечивать нарастающее преобладание атомной энергетики, пока применение термоядерных реакций не снимет полностью проблему ограниченности и истощения энергетических ресурсов.

Перейдем к этой, более высокой ступени атомной энергетики. Она еще не может служить основой для прогнозов с такой степенью определенности, которая характерна для атомной энергетики, использующей деление тяжелых ядер. Мы и здесь встречаемся с соотношением: чем радикальнее прогнозируемая трансформация техники и экономики, тем неопределенней сам прогноз в смысле конкретных путей и сроков. Термоядерная энергетика обещает более глубокую трансформацию энергетики и более мощное «резонансное воздействие» на классическую энергетику, на характер труда и технологию, чем деление тяжелых ядер. Речь здесь идет о новой принципиальной физической схеме, которая гораздо больше отличается от всех путей использования тяжелых элементов, чем эти пути отличаются один от другого. Термоядерная энергетика, использующая примерно в десять раз большую долю внутренней энергии частиц, чем атомная энергетика, о которой до сих пор шла речь, основана не на делении тяжелых ядер урана и плутония, а на синтезе очень легких ядер. Уже говорилось, что в начале периодической таблицы Менделеева дефект массы (то, что было сопоставлено с компактностью упаковки ядерных частиц) быстро растет. Атомное ядро водорода, состоящее из одной частицы – протона, разумеется, не имеет дефекта массы, но уже более тяжелые ядра, содержащие две, три и т. д. частицы, обладают дефектом массы. Поэтому синтез легких ядер, образующий несколько более тяжелые ядра, освобождает энергию. Именно подобная реакция поддерживает энергию звезд. Звезды излучают энергию в пространство, но эта потеря энергии компенсируется синтезом легких ядер из водорода.

Наибольший интерес представляет следующая конкретная реакция синтеза. Перед нами – ядра дейтерия, уже известного нам изотопа водорода, т. е. ядра, каждое из которых включает кроме протона еще нейтрон и, таким образом, состоит из двух ядерных частиц. Существует изотоп водорода с тремя ядерными частицами в каждом ядре – протоном и двумя нейтронами. Он называется тритием. Дефект массы на одну частицу, т. е. удельный дефект массы, у трития несколько больше, чем у дейтерия. Если ядро дейтерия (один протон и один нейтрон) сталкивается с другим ядром дейтерия (еще один протон и еще один нейтрон), то могут образоваться одно ядро трития (протон и два нейтрона) и одно ядро обычного водорода (протон). Может быть и другой результат: слияние двух ядер дейтерия даст ядро изотопа гелия с тремя частицами – двумя протонами и нейтроном – и один свободный нейтрон.

Но, чтобы ядра слились, они должны приблизиться одно к другому на расстояние порядка их линейных размеров. Между тем ядра (в описываемом случае ядра дейтерия) имеют одинаковые электрические заряды и отталкивают друг друга. Такое отталкивание будет преодолено, если ядра обладают достаточно большой кинетической энергией, соответствующей температуре порядка ста миллионов градусов. Поэтому-то реакции синтеза легких ядер и называются термоядерными. При взрыве водородной бомбы иницирующий взрыв плутония или урана-235 создает температуру, необходимую, чтобы началась термоядерная реакция. Наиболее радикальная энергетическая революция, которую мы можем себе представить, исходя из уже известных нам физических принципов, состоит в использовании управляемой термоядерной реакции.

Синтез ядер гелия из ядер дейтерия становится интенсивным при температуре в несколько миллионов градусов, а чтобы этот синтез давал практически существенные количества энергии, требуются температуры в несколько сотен миллионов градусов. При таких температурах любое вещество становится плазмой, т. е. смесью атомов, потерявших свои электронные оболочки и оторвавшихся от атомов электронов. Когда температура достигает нескольких тысяч градусов, уже начинается отрыв электронов с внешних атомных оболочек. Эти электроны уравновешивают в нейтральном атоме положительный заряд ядра. Когда они отрываются, атом становится ионом, ионизируется. По мере дальнейшего повышения температуры доля ионов и электронов все возрастает, а доля нейтральных атомов уменьшается. При температуре в 20–30 тыс. градусов в плазме уже почти не остается нейтральных атомов. После этого дальнейшее повышение температуры срывает с атомов все более глубокие и тесно связанные с ядром электронные оболочки. Атомы тяжелых элементов, включающие десятки и даже сотню электронов, полностью ионизируются, когда температура достигает миллионов и десятков миллионов градусов.

Термоядерные реакции происходят в плазме. Например, в звездах, которые представляют собой плазменные образования. Но, когда речь идет о лабораторных или промышленных установках, плазма, по-видимому, должна быть заключена в сосуд. Здесь-то и возникает кардинальное затруднение. В свое время в средневековой Европе велся схоластический спор о неком всерастворяющем веществе. Где хранить это вещество? Ведь оно растворит любой сосуд. Несколько аналогичный, хотя вовсе не схоластический, вопрос возникает, когда речь идет о плазме. Любой содержащий плазму сосуд испарится и, более того, сам превратится в смесь ионизированных атомов и электронов. Путь к преодолению такого затруднения состоит в следующем. Если силовые линии магнитного поля окружают плазму со всех сторон, она, находясь в вакууме, не будет распространяться, не приблизится к стенкам сосуда и сосредоточится в ограниченном пространстве, окруженная пустотой. При прохождении тока через плазму, содержащуюся в вакуумной трубке, магнитное поле тока удерживает плазму, не дает ей коснуться стенок трубки, и в трубке образуется тонкий плазменный шнур. Можно создать термоизоляцию плазмы с помощью внешних магнитных полей, не связанных с током, проходящим через плазму. Беда в том, что плазменный шнур, о котором идет речь, неустойчив, он деформируется и в течение миллионных долей секунды меняет свою форму, касаясь стенок трубки. Неустойчивым оказывается и плазменный сгусток в ловушке, созданной внешними магнитными полями.

Заставить плазму, сконцентрированную и сжатую магнитными полями, сохраниться в таком состоянии хотя бы доли секунды – в этом и состоит основная задача на пути к термоядерной энергетике. Пока удалось удержать лишь очень разреженную плазму с температурой в десятки миллионов градусов в магнитной ловушке в течение сотой доли секунды. Подобный результат имеет принципиальное значение. Он делает весьма вероятной реализацию схемы термоядерных реакций в течение ближайших десятилетий. Если нельзя проектировать на конец XX столетия преобразование энергетического баланса на основе термоядерной энергетики, то можно высказать подобный прогноз для первой половины XXI в. Такой прогноз не влияет на выбор путей технической политики в наши дни, но он влияет на выбор путей научного эксперимента. На этом следует остановиться.

Результат эксперимента в общем случае не известен исследователю. Если бы он был известен с достоверностью (можно сказать: с вероятностью, равной единице), то не было бы нужды производить эксперимент. В этом смысле был прав А. Байков, когда на вопрос об ожидаемых результатах эксперимента ответил: «В науке имеют ценность только неожиданные результаты». С другой стороны, если некоторый результат заведомо не может быть получен, т. е. вероятность его равна нулю, эксперимент также теряет смысл: такая, равная нулю вероятность эквивалентна достоверному отрицательному ответу.

Направление сил и средств в экспериментальной работе определяется вероятностью некоторого результата и вероятным эффектом последнего. Но не только этим. Существует независимое от результата «резонансное воздействие» самого эксперимента, каким бы ни был его результат. В зависимости от оригинальности методов исследования, от эйнштейновского «внутреннего совершенства», от проверяемых в экспериментах исходных концепций, от общности подлежащей решению проблемы, эксперимент может оказать более или менее существенное воздействие на смежные и более отдаленные области исследования и практики. Такое воздействие можно иллюстрировать на примере классической энергетики и ее эволюции в предстоящие десятилетия.

Нельзя думать, что воздействие атомной энергетики па классическую сводится к вытеснению последней. Наряду с таким вытеснением (отчасти в противовес вытеснению) происходит другой, более сложный процесс. Резонансный эффект атомной энергетики приводит к большой интенсивности собственных, имманентных тенденций в других областях. В данном случае речь идет о том, что атомная энергетика увеличивает «собственные колебания», собственные тенденции классической энергетики.

Вероятно, поиски новых классических циклов со значительно более высокими коэффициентами полезного действия стимулируются перспективой снижения стоимости киловатт-часа на атомных станциях. Но не в этом состоит основное воздействие атомной энергетики на научно-техническую и экономическую мысль в классической энергетике. Атомная энергетика не только требует от классической энергетики повышения полезного действия установок (требует под угрозой вытеснения), но и дает классической энергетике некоторые физические и технические схемы. Они высказываются в форме прогнозов; физические и технические схемы еще не получили в некоторых случаях практического воплощения, но уже оказывают ускоряющее воздействие на классическую энергетику. В самом деле, очень важная для классической энергетики линия развития – непосредственное получение энергии электрического тока за счет тепловой энергии газа – использует плазму, которая (правда, при иных температурах) является ареной термоядерных реакций.

Прямое преобразование тепловой энергии газа в энергию электрического тока основано на следующей схеме.

Исходная позиция – газ, нагретый до сравнительно высокой температуры, ионизированный, состоящий в некоторой (возможно большей) мере из атомов, потерявших внешние электроны, и из этих ставших свободными электронов. Иначе говоря, – это плазма. Но не высокотемпературная плазма, подобная веществу звезд, а низкотемпературная, ее температура измеряется не миллионами, а только тысячами градусов. При такой температуре ионизация газа и его электропроводность невелики. Поэтому в газ вводят пары некоторых металлов, атомы которых легко теряют внешние электроны. Таким образом, получается в большей степени ионизированная и хорошо проводящая электричество плазменная струя. Она выходит через сопло в вакуум. Далее поток проходит через магнитное поле, положительно и отрицательно заряженные компоненты плазмы отклоняются в противоположные стороны и в плазме возникает электрический ток.

Ионизированный газ заменяет обмотку ротора в обычном генераторе, в которой при вращении ротора индуцируется электрический ток. Этот ток замыкается через электроды, соединенные с внешней нагрузкой. Электроды соответствуют щеткам, снимающим ток с обмотки ротора в обычном генераторе.

Такая установка – магнитогидродинамический генератор – может работать за счет классических источников тепла, но может также использовать энергию атомного реактора. Смесь газов (например, гелий с добавкой легко ионизируемых паров цезия) служит теплоносителем, отводящим тепловую энергию реактора, а частичное превращение этой энергии в кинетическую энергию горячей струи и затем в энергию электрического тока в магнито-гидродинамическом генераторе делает реактор атомной электростанцией.

Подобное соединение реактора с магнитогидродинамическим генератором требует, чтобы реактор работал при высоких температурах: газ с недостаточно высокой температурой не будет обеспечивать высокий коэффициент полезного действия в магнитогидродинамическом генераторе. Таким образом, мы видим не только воздействие атомной энергетики на выбор путей в классической энергетике, но и обратное воздействие. Атомная энергетика дает классической энергетике экономические стимулы. Плата за вход в атомный век – снижение удельных расходов на киловатт-час, причем нормативами становятся удельные расходы на атомных станциях. Далее атомная энергетика передает классической энергетике некоторые существенные результаты исследований плазмы с соответствующим переходом от высокотемпературной плазмы к низкотемпературной (разумеется, это не относится к основным проблемам: задача магнитной ловушки и стабильности сжатой плазмы отсутствует в случае низкотемпературной плазмы).

В свою очередь классическая энергетика обещает атомным станциям более экономичную «классическую компоненту», т. е. схему использования тепла ядерного реактора, его превращения в энергию электрического тока.