Воспоминания
Шрифт:
К сожалению, я в дальнейшем не принимал активного участия в работе над МТР. Очень скоро теоретические исследования далеко перешагнули тот уровень, на котором я находился в 1950–1951 гг., и я мог бы делать только сугубо дилетантские работы. Как я уже сказал, было найдено много типов плазменных неустойчивостей и только к концу 60-х годов этот поток неприятных открытий стал иссякать. Одновременно было много новых изобретений, которые создавали впечатление все большей свободы. Первым из таких изобретений был, по-видимому, «пробкотрон» – линейная система с магнитными «пробками», изобретенная Будкером. Очень много изобретений было сделано в США и в других странах, в том числе стелларатор Спитцера (в 1951 году), в котором была сделана попытка осуществить полностью стационарный режим. Особое внимание было уделено способам подавления неустойчивостей. Запас идей и изобретений тут очень велик, вероятно еще богаче, чем запас неустойчивостей. Вплоть до 1968 года, когда я порвал (или меня порвали) с системой МСМ, я поддерживал очень тесные личные контакты с ЛИПАНовской группой Арцимовича-Леонтовича, в меньшей степени – с другими. Я был лично знаком почти со всеми теоретиками, работавшими под очень тактичным и одновременно уверенным руководством М. А. Леонтовича, и с очень многими экспериментаторами, вполне оценил их квалификацию, изобретательность и многолетний энтузиазм, давший им возможность устоять в этом научном марафоне, пережить крушение слишком радужных надежд и продолжать
Огромное, принципиальное значение исследованиям МТР придавал И. В. Курчатов. Почти с первых месяцев работы он считал необходимым вести их открыто, в тесном международном сотрудничестве, важность которого он вполне понимал. В 1956 году ему представилась возможность осуществить эту мечту. Намечался правительственный визит Хрущева и Булганина в Англию (Хрущев ехал формально в качестве члена Президиума Верховного Совета). Хрущев предложил Курчатову сопровождать их, при этом Курчатов должен был сделать научный доклад в Харуэлле, в английском атомном центре. Курчатов выбрал две темы – советские работы по реакторам на быстрых нейтронах (БН) и МТР. Работа над БН к тому времени велась уже несколько лет под руководством А. И. Лейпунского и обещала технически реальное в ближайшие годы решение проблемы бридинга (использования основного изотопа урана). Хотя аналогичные работы к тому времени велись в ряде стран, но нам было чем похвастаться в этом важном для ядерной энергетики будущего направлении. Доклад по МТР Курчатов готовил вместе с Арцимовичем (возможно, и с Леонтовичем и другими); И. Е. и я тоже были привлечены к этой работе. Формальной основой доклада были наши с И. Е. отчеты 1951 года и многочисленные теоретические и экспериментальные отчеты ЛИПАНа, выполненные в 1951–1956 гг. Впоследствии эти и другие отчеты были опубликованы в Трудах Первой Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии. Доклад Курчатова (в особенности та часть его, которая относилась к МТР) произвел огромное впечатление на присутствующих, а затем на всю мировую общественность. По-видимому, в некоторых странах велись поисковые работы в области управляемой термоядерной реакции, но все они были строжайше засекречены, а масштаб работ и надежды, на них возлагаемые, были минимальными. Я не знаю никаких подробностей об этих работах даже сейчас. Единственная публикация до 1956 года, которая мне известна, – это английская работа Козинса и Вора, опубликованная, если мне не изменяет память, в 1951 году. Это экспериментальная работа. В стеклянных тороидах («бубликах») возбуждался импульсным индукционным способом кольцевой разряд. Авторы писали, что подобные исследования могут дать возможность осуществления управляемой термоядерной реакции в дейтерии. К тому времени, когда нам стала известна эта работа, в ЛИПАНе уже было произведено много подобных экспериментов с более высокими параметрами. Никаких упоминаний о тороидальной обмотке в работе Козинса и Вора не содержалось. У нас создалось впечатление, что это – работа изобретателей-одиночек. Нам же уже было ясно, что для осуществления МТР необходим совсем другой подход – целенаправленная работа большого коллектива экспериментаторов, теоретиков и инженеров.
В результате инициативы Курчатова все работы по управляемой термоядерной реакции ведутся сейчас во всем мире открыто, без засекречивания и в тесном международном сотрудничестве. Состоялись многочисленные международные конференции, практиковались взаимные визиты ученых и инженеров и длительная работа ученых и инженеров в лабораториях других стран. Это очень успешное международное сотрудничество в области управляемой термоядерной реакции явилось своего рода образцом для всей мировой системы научного сотрудничества, которая сложилась в шестидесятых – семидесятых годах. Наука по своей природе интернациональна, поэтому ученые очень легко и охотно использовали те возможности, которые предоставило им изменение международного климата. Несомненно, это сотрудничество принесло большую пользу для развития науки и для продвижения и решения тех задач, которые стоят перед человечеством в наше очень трудное и ответственное для будущего цивилизации время.
Однако в последние годы международное научное сотрудничество находится под угрозой и вся сложившаяся его система фактически разрушается в результате ряда недопустимых действий властей СССР. Среди них – арест, осуждение на длительный срок заключения и лишение звания члена-корреспондента Армянской Академии наук Юрия Орлова, арест и осуждение Анатолия Щаранского и Сергея Ковалева и незаконная высылка в Горький автора этих строк.
В 1960–1961 гг. я еще раз выступил с предложением, относящимся к управляемой термоядерной реакции. В это время поступили сообщения о создании Майманом в США первого лазера на рубине. Я выступил на объекте с докладом, в котором обосновывал возможность использования лазера для возбуждения термоядерной реакции в маленьких шариках, содержащих термоядерное горючее и обжимаемых за счет гидродинамических эффектов при импульсном нагреве лазерным лучом внешней поверхности шариков. В докладе были даны оценки необходимых параметров этих устройств. В дальнейшем оценки были уточнены в серии численных расчетов на ЭВМ, проведенных моими сотрудниками (в особенности Никитой Анатольевичем Поповым). В качестве возможных областей использования этого принципа я называл энергетику и термоядерные импульсно-реактивные двигатели космических кораблей будущего. Мой доклад стал известен не только сотрудникам объекта, но и специалистам по лазерам в других учреждениях. Как известно, в настоящее время в СССР, в США и в других странах ведутся широкие работы по осуществлению термоядерной реакции с помощью лазерного обжатия (а также с помощью мощных импульсных электронных пучков и некоторых других «инерционных» методов). Для целей «большой энергетики» все же мне представляются наиболее перспективными системы, основанные на магнитной термоизоляции (типа Токамак или, быть может, что на мой взгляд менее вероятно, стелларатора). При этом я думаю, что первоначально это будут бридерные системы, в которых источником энергии в конечном счете будет реакция деления. Что касается систем, не использующих урана и тория (их запасы не безграничны, а хранение радиоактивных продуктов деления и выделение газообразных продуктов деления представляют собою некоторую экологическую опасность), то в них я предполагаю «тритиевый бридинг». Установки, питаемые чистым дейтерием, всегда будут менее предпочтительны по сравнению с установками, в которых используется реакция дейтерия с тритием, сечение которой в десятки (почти в 100) раз больше сечения дейтериевой реакции. Размножение трития возможно потому, что дейтерий вовлекается в дейтериевые реакции с образованием трития, а также благодаря размножению быстрых нейтронов при делении и при реакции (n, 2n); затем эти нейтроны захватываются дейтерием или литием-6 с образованием трития. Конечно, все эти соображения являются моим частным и сейчас уже несколько дилетантским мнением.
Очень возможно, что основой энергетики ХХI и последующих веков будут установки управляемого термоядерного синтеза. Участие на ранних этапах в важных для будущего человечества исследованиях управляемой термоядерной реакции является для меня источником большого удовлетворения.
В 1951–1952
В идеальном случае (при пренебрежении конечным электрическим сопротивлением цилиндра и потерями магнитного потока) магнитное поле и его энергия растут с уменьшением радиуса полости обратно пропорционально квадрату радиуса. Для осуществления этих идей на объекте была создана экспериментальная группа. Первый опыт на МК-1 был осуществлен в мае 1952 года; более сложная система МК-2 (фотография – на рис. 9-б) впервые была опробована к концу года. Возглавляла экспериментальную группу Екатерина Алексеевна Феоктистова, опытный и изобретательный специалист в области газодинамики (так у нас называлась работа со взрывами). Меня она почему-то прозвала «марсианином». Мне это экзотическое прозвище скорее льстило (в 1983 г. после статьи в «Известиях» 4-х академиков Е. А. Феоктистова прислала мне ругательное письмо). Среди молодых сотрудников особенно тесные и дружеские отношения у меня установились с Робертом Захаровичем Людаевым и Юрием Николаевичем Плющевым (до этого Юра был сотрудником теоротдела). Другие участники первых экспериментов: Георгий Цирков, Александра Чвилева, Евгений Жаринов. Людаев и Плющев работали по МК вплоть до 1968 г., вероятно работают и сейчас. Мне запомнился мой первый приезд на экспериментальную площадку в мае 1952 года. Взрывы производились на поляне, окруженной молодыми березками и осинками, только еще покрывшимися свежей, нежной листвой. Кора многих деревьев была содрана осколками – вероятно, подобную картину можно было наблюдать в прифронтовых лесах. Я спустился в каземат, служивший для защиты от взрыва людей и регистрационной аппаратуры, и увидел Роберта Людаева, Юру Плющева и Женю Жаринова (возможно, в этот день был только один из двух последних, я не помню), сидевших на корточках около плитки, на которой грелся чайник. Но они не угостили меня чаем – в чайнике плавилась взрывчатка, которую они разливали по приготовленным формам. Меня растрогало такое обращение с веществом, небольшого количества которого достаточно, чтобы оторвать кисть руки или сделать что-нибудь похуже. Но они знали, что делали, и, по существу, все было безопасно. Роберт тут же ознакомил меня с усовершенствованием, которое они (кажется, именно Людаев, но я не уверен) внесли в конструкцию МК-1. Вдоль образующей металлического цилиндра была сделана косая прорезь. Назначение прорези – пропускать вдоль цилиндра магнитное поле. Без этой прорези импульсное первичное магнитное поле, которое мы создавали расположенными по внешней поверхности цилиндра обмотками, слишком медленно проникало внутрь цилиндра через его хорошо проводящие стенки. При взрыве прорезь бесследно захлопывалась. Это простое изобретение немало способствовало успеху всех экспериментов.
Я вышел из каземата, когда уже смеркалось. Узкой дорожкой, с наслаждением вдыхая влажный запах весеннего леса, прошел на шоссе к ожидавшей меня машине. Вероятно, я отправился не домой – время было горячее, в следующем году намечалось испытание.
Уже в первом, майском испытании МК-1 было получено рекордное по тому времени магнитное поле в полтора миллиона гаусс. В 1964 году, используя МК-2 для питания первичной обмотки, удалось получить поле в 25 млн. гаусс; давление, создаваемое таким полем, равно 25 млн. килограмм на квадратный сантиметр. Магнитная кумуляция открывает большие возможности для изучения свойств веществ в сверхсильных магнитных полях или (и) при сверхвысоких давлениях (при этом без нагрева веществ ударными волнами, что очень существенно для интерпретации опытов). Пока опубликованных результатов немного, что, видимо, связано с трудностями взрывных экспериментов. Недавно появилось сообщение, что американским исследователям удалось этим методом осуществить фазовый переход водорода в металлическое состояние. (Дополнение 1987 г. У меня нет подтверждений этого сообщения.) Система МК-2 является импульсным источником тока большой силы и мощности (в сравнительно небольших устройствах удается перевести в энергию магнитного поля энергию взрыва 1 кг ВВ1, при этом сила тока достигает 100–200 млн. ампер). Она может быть использована для многих технических задач. В моей публикации (см. ниже) описана электропушка, метающая алюминиевое кольцо со скоростью 100 км/сек.
Наиболее важным для науки применением МК в те годы мне казалось создание импульсных ускорителей элементарных частиц с большими энергиями и интенсивностями пучка. Предложенная мною система должна была работать в две стадии. В первой стадии – как безжелезный импульсный индукционный ускоритель (типа бетатрона) со стационарной орбитой ускоряемых частиц (при этом, как известно специалистам, должно выполняться определенное соотношение между средним и орбитальным полями). Питание «обмоток» ускорителя на этой стадии осуществляется от МК-2. На второй стадии обмотки ускорителя сжимаются за счет энергии взрыва и происходит дополнительное увеличение энергии ускоряемых частиц. Получение особо высоких характеристик ускорителя требовало использования энергии уже не химических ВВ, а энергии атомного или термоядерного взрыва (конечно, весь опыт надо было ставить под землей). Этот грандиозный проект не был осуществлен. Главным возражением было то, что нецелесообразно создавать столь дорогостоящие устройства одноразового действия.
Традиционный способ работы экспериментаторов требует многократного «примеривания», варьирования условий опыта, прежде чем получится что-нибудь стоящее. При этом по ходу эксперимента вся его программа часто перестраивается. Я считал, что одноразовые системы с рекордными характеристиками тоже могут дать очень существенную научную информацию. Я не исключаю и сейчас, что когда-нибудь придется вернуться к импульсным МК-ускорителям.
В 1957 году появилась первая публикация по МК в советской прессе – чисто теоретическая, содержащая предложение системы, очень близкой к МТР. Ее автор – проф. Я. П. Терлецкий2.
Поздней мне стало известно, что ранее идею использования энергии взрыва для получения сверхсильных магнитных полей высказывал профессор МГУ, чл.-корр. АН В. К. Аркадьев. Весьма возможно, что независимо те же мысли высказывали и другие. Но осуществление МК стало возможным лишь тогда, когда возникла определенная культура обращения со сложными зарядами ВВ – кумулятивными, которые появились только во время второй мировой войны, взрывными линзами (тогда же), с имплозивными зарядами (т. е. такими, в которых движение направлено к оси или центру симметрии). По существу, именно объект и ему подобные учреждения были наиболее подходящими для этих работ. В делах такого рода осуществление идеи это даже не полдела, а все 99%!