МОСКВА, 1 окт — РИА Новости. В ноябре 1954 года в засекреченной лаборатории под Москвой запустили установку, которая должна была изменить энергетику навсегда. Советские ученые первыми в мире создали токамак — устройство для управляемого термоядерного синтеза.
Звучало так фантастично, что на Западе решили: очередная пропагандистская утка. А когда узнали, что к прорыву причастен солдат-срочник без специального образования, удивились вдвойне. Как СССР оказался на пороге создания искусственного Солнца и почему спустя 70 лет человечество все еще не получило источник бесконечной энергии?
Энергия звезд в земных условиях
Солнце — самый наглядный пример того, как работает термоядерный синтез. Солнечная энергия возникает в результате превращения водорода в гелий в центре звезды. В 1920-м британский астрофизик Артур Эддингтон первым предположил, что звезды черпают бесконечную энергию именно из этого процесса.
Закат в Абу-Даби
Синтез происходит при температуре до 50 миллионов градусов Цельсия — такая температура царит в солнечном ядре. Удержание энергии осуществляется силами гравитации. Но как воспроизвести этот процесс на Земле?
К началу 1950-х годов стало понятно: можно смешать изотопы водорода — дейтерий и тритий — и разогреть их до ста миллионов градусов. Газовая смесь превратится в плазму, ядра сольются, выделив колоссальное количество энергии.
Термоядерный синтез дает 170 миллионов мегаджоулей на килограмм вещества. Для сравнения: нефть и газ — 44 мегаджоуля, уголь — 34, дрова — всего 7.
Снимок с одного из телескопов LASCO
Солдат-срочник, который запустил процесс
Олег Лаврентьев родился в 1926 году в семье полуграмотных крестьян из Пскова, окончил всего семь классов. Во время войны он освобождал Прибалтику, за что получил две медали. После войны служил на Сахалине, где погрузился в самообразование, подписавшись на журнал "Успехи физических наук".
Летом 1950-го письмо младшего сержанта попало в руки Андрея Сахарова. Лаврентьев предлагал удерживать раскаленную плазму с помощью электрических полей — положительный и отрицательный заряды на специальных сетках должны были не давать частицам разлетаться. "Предложение отнюдь не наивное!" — вспоминал позже ученый Игорь Головин.
Советский физик, академик АН СССР Андрей Дмитриевич Сахаров
Идея солдата-самоучки оказалась технически неосуществимой — электрические поля не справлялись с удержанием плазмы. Но Лаврентьев сделал главное: четко сформулировал проблему и показал, что ее вообще можно решить.
"Термоядерный бублик" Сахарова и Тамма
Андрей Сахаров к тому времени уже работал в "Арзамасе-16" над атомным и водородным оружием, а Игорь Тамм был его научным руководителем и учеником самого Курчатова. Оба считались восходящими звездами советской атомной физики.
Идея Лаврентьева подтолкнула Андрея Сахарова и Игоря Тамма к поиску альтернативного решения. Раз электрические поля не работают, что если попробовать магнитные? Они предложили революционную концепцию токамака — тороидальной камеры с магнитными катушками.
В Академии наук СССР
Это элегантное решение фундаментальной проблемы: какой земной материал может выдержать температуру в сто миллионов градусов? Никакой. Поэтому плазму нужно удерживать "в воздухе" с помощью магнитных полей.
Конструкция напоминала бублик, или тороид, с намотанными катушками для создания магнитного поля. Внутри происходит термоядерный синтез, а магнитное поле не позволяет раскаленной плазме касаться стенок камеры.
Волшебный пинок из Аргентины
В январе 1951-го ученые представили проект в Совет министров и стали ждать ответа. Прошел март, апрель — молчание. Физики запаниковали.
Академик Андрей Сахаров
Спас положение сигнал из-за рубежа. В апреле поступили сведения, что аргентинский ученый Рональд Рихтер добился успеха, запустив термоядерную реакцию в газовом разряде. Риск отстать был слишком велик.
Игорь Курчатов в спешном порядке отправился к Лаврентию Берии, и уже 5 мая вышло первое постановление о термоядерной программе, подписанное Сталиным.
Первый токамак в мире
В ноябре 1954-го в стенах Лаборатории измерительных приборов АН СССР, будущего Курчатовского института, запустили первый советский токамак Т-1. Его собрали Лев Арцимович, Игорь Головин и Натан Явлинский.
Институт атомной энергии имени И. В. Курчатова
На Западе пребывали в полной уверенности, что СССР далеко позади. Параллельно токамаки разрабатывали в Англии и США, но с практической реализацией возникали серьезные проблемы.
Доклад, который изменил все
В английском атомном центре в Харуэлле 26 апреля 1956-го Игорь Курчатов выступил с докладом об успехах советских ученых. "Красный профессор", как называли его британские журналисты, призвал к открытому международному сотрудничеству.
Доклад произвел сенсацию и способствовал снятию секретности с работ по термоядерному синтезу в Великобритании и США. С этого момента началась эра международного сотрудничества в поисках источника неисчерпаемой энергии.
Академик Игорь Васильевич Курчатов
Русское слово на всех языках
Сегодня слово "токамак" произносится одинаково на всех языках мира, как сообщает издание "Аргументы и факты". Русская аббревиатура дала название многочисленным установкам по всему миру, в которых плазма удерживается магнитным полем.
К 1968 году создали первый функциональный токамак Т-3, разогрев плазму до 11,6 миллиона градусов. Ученые со всего мира отправились в СССР измерить температуру советского чуда.
Малый сферический токамак "МИФИСТ-0"
Токамак Т-10, запущенный в 1975 году, стал первой установкой, достигшей температуры солнечного ядра. Американцы вернулись в игру, но смогли создать подобный токамак только к 1978 году.
Энергия будущего
Преимущества термоядерной энергии очевидны. Топлива нужно минимум, безопасность значительно выше ядерных реакторов. Плотность плазмы очень мала — в миллион раз ниже плотности атмосферы, поэтому никакого взрыва быть не может.
При малейшем снижении температуры реакция прекращается — плазма просто "осыпается", не нанося вреда окружающей среде. Радиоактивных отходов практически не производится.
Долгий путь
С конца 1960-х токамаки появились в Казахстане, США, Европе, Японии, Китае. Они доказали, что создавать высокотемпературную плазму реально. Но удержание было коротким — секунды, а энергозатраты на разогрев превышали полученную энергию.
В мире насчитывается около трехсот токамаков, как утверждает Lenta.ru. Россия продолжает оставаться в авангарде процесса. В Курчатовском центре работает несколько установок, включая первый в мире сферический токамак 1999 года.
© AP Photo / Xinhua, Cheng Li
Экспериментальный сверхпроводящий токамак в городе Хэфэй, Китай
По словам младшего научного сотрудника Курчатовского института Михаила Драбинского, самый реалистичный прогноз перехода на термоядерную энергию — столетие. Но работы продолжаются, и именно СССР задал этот вектор всему миру.
Интересно, что Андрей Сахаров в "Воспоминаниях" анализировал фильм Михаила Ромма "Девять дней одного года" 1961 года, где главный герой облучается от термоядерной установки. Сахаров отметил: "На самом деле до такой опасности и до сих пор очень далеко".
Без России никак
Прогресс идет медленными, но уверенными шагами. В январе 2025 года китайский токамак EAST установил рекорд, удерживая плазму в рабочем состоянии 1066 секунд — более семнадцати минут. Для сравнения: британский токамак Jet показывает результат около пяти секунд.
Самый масштабный проект сегодня — Международный экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР, который строят на юге Франции. В нем планируют продемонстрировать разряды длительностью 3000 секунд — уже в режиме горения, когда реакция станет самоподдерживающейся.
Российская катушка полоидального поля PF1
Россия взяла на себя обязательство изготовить 25 систем для установки. Несмотря на сложную геополитическую обстановку, страна продолжает выполнять обязательства.
Без России, как и без других ключевых участников, создать "искусственное Солнце" нельзя. Через столетие наши потомки, возможно, будут получать энергию от таких установок — и все это благодаря идеям, родившимся в СССР 70 лет назад.