Взрывная ядерная энергетика

Человечество переживает сейчас очень сложный период: запасы ископаемых видов топлива кончаются, количество населения резко возрастает… Не приходится всерьез рассчитывать на альтернативные источники энергии (солнечная, геотермальная и т.п.).

Скорость такого преобразования в обычных стационарных реакторах-размножителях не превышает 1% в год от заложенного ²³⁸U, то есть отдача энергии происходит слишком медленно.

Но возможности ядерной энергетики не исчерпаны. Кроме делящихся материалов, на которых работают современные АЭС, на Земле имеются практически неограниченные запасы дейтерия. Он может быть использован в термоядерных реакциях синтеза с выделением огромной энергии. Во всем мире ведутся исследования по освоению управляемого термоядерного синтеза (УТС). Но до практического использования УТС, по - видимому, еще очень далеко. Для реакции синтеза необходимы температура и плотность больше, чем на Солнце. В земных условиях из-за малого объема топлива необходимы еще большие температура и плотность, которые могут быть реализованы только в ядерном взрыве. Авторы [2] считают, что дейтериевая энергетика может быть только взрывной. Сегодня можно считать управляемыми только сравнительно мощные дейтериевые взрывы килотонного масштаба. Первые публикации и предложения о возможных испытаниях ядерных взрывов для целей энергетики появились практически одновременно с первыми испытаниями ядерных зарядов.

Во ВНИИЭФ в начале 60-х годов были начаты расчетные экспериментальные и конструкторские работы, направленные на создание устройств для удержания энергии ЯВ. Автору настоящей статьи довелось участвовать в экспериментальных исследованиях по отработке замкнутых стальных камер, предназначенных для решения этой задачи. Проект не был завершен, но позволил получить уникальный экспериментальный материал о возможности осуществления достаточно мощных многоразовых взрывов в замкнутых камерах.

В последние годы известными учеными ВНИИТФ (Снежинск) был предложен проект создания новой установки для преобразования энергии ЯВ, которую они назвали котлом взрывного сгорания (КВС). Предложенная концепция предполагает получение основной доли энергии за счет взрывов дейтерия, запасы которого практически неограниченны. Для зажигания дейтерия используется инициатор из плутония, который нарабатывается в реакции (1) за счет нейтронов, образующихся при горении дейтерия. Таких нейтронов образуется на два порядка больше, чем сгорает ядер плутония в инициаторе, поэтому получение делящихся материалов в количествах, значительно превышающих собственные потребности, не составит труда.

Одним из основных элементов КВС является прочный стальной котел, в котором с определенной периодичностью производятся ЯВ. Тепловая мощность такого котла составит W= Q/τ (Q — энерговыделение одного ЯВ, τ - периодичность взрывов). Горячий теплоноситель (натрий, Т ≈ 550°С) содержится в нижней части камеры (прочный стальной цилиндр диаметром 130 м и высотой 250 м).

Цитируемая книга [2] кончается словами: "Взрывная дейтериевая энергетика возможна… Она безопасна экологически и экономична. В России есть научно-технический потенциал, способный, работая на старых рабочих местах, убедить в этом мир….. Сделать это можно в первой пятилетке XXI века, если начать сегодня".

Приведенный материал должен был продемонстрировать огромные возможности ядерных взрывов в интересах науки и промышленности. И хотя многие проекты кажутся сегодня еще фантастическими, ясно одно: если приручить ядерные взрывы, сделать их безопасными, действительно управляемыми, многие проблемы будущего могут быть успешно решены.

ЛИТЕРАТУРА

1. Высокие плотности энергии: Сборник. Саров: РФЯЦ, 1997. 572 с.

2. Иванов Г.А., Волошин Н.П., Ганеев А.С. и др. Взрывная дейтериевая энергетика. Снежинск: РФЯЦ, 1997. 138 с.

3. Бонюшкин Е.К., Завада Н.И., Новиков С.А., УчаевА.Я. Кинетика динамического разрушения металлов в режиме импульсного объемного разогрева. Саров: РФЯЦ, 1998. 274 с.