Термоядерный синтез для производства электроэнергии в России и проблемы этого проекта для общества

Вступление В России много средств тратилось , тратится и будет тратиться на развитие системы производства электроэнергии с помощью управляемой термоядер ной реакции . Этой проблемо й занимались в CCC Р И.В.Кур чатов , А.Д.Сахаров , И.Е.Тамм,Л.А.Арцимовичь,М.А . Леонтовичь , Е.П . Велихов. К сожалению мы не име ем право знать , сколько денег истрачено и тратиться на этот проект , но я могу изложить проблемы , которые возникали и возникнут у обще ства при использовании термоядерных реакторов . Все ма териалы взяты из открытых источников , поэто му автор надеется , что он не будет посажет в тюрьму работниками ФСБ , как многие российские экологи ( например Пасько или как заведующий моей кафедры Э 1 Бабк ин А .И. Главная цель проекта - создать дешевый источ ник электоэнергии . По международному проекту под названием ИТЭР предполагается создать неавтоматизированную станцию , стоимостью более миллиарда долларов только для поверки в озможности осуществления процесса . Предполагается , что одна установка буде т вырабатывать около 800 Мегаватт электроэнергии. В противовес этому в США создается сеть небольших автоматов - ветроэлектростанций , каждая из которых будет вырабатывать 1,5 Мегаватт электроэнергии по цене 4 цента за киловатт . Стоимость каждой станции 1,2 миллиона долларов . Шумовое загрязнение - их отходы . Выработку электроэнергии планируется довести до 20 процентов от общей , что бу дет равно количеству электроэнергии добываемой на всех АЭС в США. 1. Кра ткая истор ия проекта. В 1951 году А.Д . Сах аровым предложен термоядерный бридер (реа ктор ), в котором нейтроны термоядерной реакц ии D + T (дейтерий и тритий ) используются для накопления плутония или урана 233 и трития. " Плу тоний и уран 233 сжигаются в относи те льно простых (не бридерных ) реакторах произв одством энергии,трития и делящихся веществ . По видимому , именно на этом пути управл яемая термоядерная реакция раньше всего см ожет приобрести практическое значение.Работы были доложены И.В.Курчатовым при посещен и и им Харуэллской лаборатории в 1956 г .(во время визита Хрущева и Булганина в Великобританию )и затем опубликованы в трудах Женевской конфер енции по мирному использованию атомной энергии.В докладе 1960 г обсуждалас ь возможность осуществления управляемой тер моядерной реакции помощью лазера. В связи предложенной раяом авторов идеей "взрывного бридинга " Сахаров в нескольких докладах внес ряд дополнительных предложений.В частности , о н предложил использование подземной "гофрирован ной "камеры. Роль прочных стенок,у держивающих да вление продуктов взрыва,в этом ва рианте получает грунт,а герметизацию ос уществляет тонкостенная камера. В е же этот проект может вызыв ать опасения в смысле радиоактивного за ражения , и , быть может , его следует осуществлять на Луне , доставляя про изведенное горючее на Землю грузовыми ракетами ".(1) Интересно . что часть ученых в М ГУ им . Ломоносова считают реальной идею отправлять радиоактивные отходы в Косм ос. П ри этом они не знают стоимость выведения 1 кг полезного гуз а на ор биту ( не говоря уже о далеком космосе .) Эти проекты УТС были сделаны с целью использования их в военных проект ах. После кончины академика Л.А . Арцимовича в 1975 году руководителем государственной программы в СССР по управляемому т ермоядерному синтезу становиться Е.П.Велихов. СССР распался , но программа в уреза нном виде продолжается . Сейчас этот проект стал международным . Совет ИТЭР по прое кту международного экспериментального термоядерного реактора возглавляет Е.П.Велихов . США потра тив 15 миллиардов д олларов вышли из этого проекта , остальные 15 миллиардов уже по трачена международными научными организациями. 2. Технические , экологичес кие и медицинские проблемы. При работе установок управляемого термоядерного синтеза (УТС ). возникают нейтронные пучки и гамма излучение , а так же возникают ра диоактивные ядра (атомы ) - радионуклиды . Источники монохроматических пучков нейт ронов будут иметь энергию 14 M эв . Нейтрон - эле ментарная частица с нулевым электрическим зарядом.Чуть больше массы протона . В с вободном состоянии нестабилен и испытывает ветта распад. " Из-за отсутствия у нейтоно в электрического заряда они глубоко проник ают внутрь большинства материалов , что позв оляет их рассматривать как до c таточно прозрачные среды для распространения нейтронных волн " . (2) Топливом для УТС будет являться тр итий - малотоксичный элемент . Период полураспала 12,43 лет. Проблему диффузии водорода через многи е металлы , в частности через сталь опус каем. Лучшим из известных замедлителей нейтр онов является тяжелая вода ( D 2 О ). При облучении нейтронами металлов набл юдается распухание металлов . Происходит изменен ие их формы и размеров.Этот процесс для стали называется ва кансионное распухание стали . Этот процесс будет приводить к деформации при длительном возднйствии интенсив ных потоков быстрых нейтронов. При облучении потоками частиц , образуют ся радиационные дефекты .Энергия переданная твер дому телу , приводит к разрыву межатомных связей и смещению атомов. Можно предполагать , что на оборудова ние УТС будут оказывать коррозион ное воздействие накапливающихся продуктов деления . Например ТВЭЛы могут работать , всего око ло 1.5 лет при гораздо меньшем уровне эне ргий нейтронов на АЭС. Пока не известны материалы , которые можно было бы использовать длительно на УТС . Величина тепловых п оток ов и ионизирующего облучения настолько вел ика , что ни одно из известных материало в не может длительно работать при них.А так как их величина определяется сами м рабочим процессом , то и невозможно то чно рассчитать , когда конструкция не выдерж ит . Приборы должно контролировать по стоянно состояние конструкции , как например сейчас контролируется угол раскрытия трещин на трубопроводах на АЭС.Т.е . конструкция еще может работать до разрушения , если угол раскрытия трещины становится не бо лее определенной величин ы градусов . Но если есть трещины , значит есть и утечки. К вредным воздействиям УТС является выработка мутантов вирусов и бактерий , вырабатывающих вредные вещества.Особенно это ка сается вирусов и бактерий , находящихся в теле человека . Появлен ие злокачес твенных опухолей и заболева ния раком , будет скоре е всего распространенным заболеванием жителей поселков , живущих рядом с УТС . Жители всегда больше страдают , так как у них нет никаких средств защиты . Дозиметры дороги , а лекарства недоступны . Отходы от УТС б удут тайно сбрасывать в реки , стравливать в воздух или закачиват ь в подземные пласты , что происходит се йчас на АЭС . " Какое счастье , что я не доживу до того времени , когда вы его сделаете " - это слова о создани и УТС академика Александрова своим друзьям. Помимо повреждений , проявляющихся вскоре после облучения в больших дозах , ионизирующее излучение вызывает отдаленные последствия.В основном канцерогенез и генетические нарушения , которые могут возникнуть при любых дозах и характере облучения ( разовом , хроническом , локальном ). Достоверного опре делений отдаленных последствий от радиационного облучения п репятствует отсутствие достаточного статистического материала и адекватных контрольных групп животных , а главное огромный фон анало гичных заболеваний у человека , вызванных иными канцерогенными и мутагенными фактор ами факторами окружающей среды . Поэтому при нормировании допустимых доз облучения вер оятность отдаленных последствий рассчитывают , и спользуя линейную экстраполяцию эффекта больши х доз в област ь малых и при допущениях о тождественности возникаюзих повреждений и возможномти переноса данных с животных на человека (3). По сообщениям от врачей , кто р егистрировал заболевания работников АЭС , сначал а идут сердечно сосудистые заболевания ( инф аркты ), затем рак . Сердечная мышца исто нчается под действием радиации , становиться дряблой,менее прочной . Встречаются совсем неп онятные заболевания . Например отказ работы печени . Но почему это происходит , никто из врачей до сих пор не знает . При попадании ради о активных веществ при аварии в дыхательные пути врачи вырезают поврежденные ткани легкого и т рахеи и инвалид ходит с переносным уст ройством , для дыхания . Поэтому когда инвалид говорит , то голос его прерывается и слышен шипяший звук (личное наблюдение в го р оде Обнинске ). 3. Экономические проблемы. При создании УТС пр едполагается , что это будет крупная установ ка , оснащенная мощными компьютерами . Это будет целый маленький город . Но в случае аварии или поломки оборудования или распада го сударства , работа ста нции будет нарушен а. Это не предусмотрено например в со временных проектах АЭС.Считается . что главное их построить , а что будет потом не важно. Но в случае отказа 1 станции много городов останется б ез электроэнергии . Это можно наблюдать на примере АЭС в Ар мении . Вывоз радиоактивных отходов стал очень дорог . По требованию зеленых АЭС была закрыта . Население осталось без э лектроэнергии , оборудование электростанции износило сь , а деньги выделенные международными орга низациями на восстановление расстрачены прав и тельством Армении на личные ц ели. Электроэнергию стали поставлять из Тур ции бесплатно как гуманитарную посощь . Свет бывает только с 12 ночи до 4 утра . Жи тели больших городов в ночное время на чинают стирать . Для отопления зимой там вырубают леса , даже из з аповедников . Люди без тепла болеют. Серьезной экогомической проблемой являе тся дезактивация заброшенных производств , где производилась переработка урана . Например " в городе Актау - собствен ный маленький "чернобыль ". Он расположен на территории химик о-гидрометаллургического з авода . Излучение гамма-фона в цехе по п ереработке урана (ГМЦ ) местами достигает 11000 м икрорентген в час , средний уровень фона - 200 микрорентген (Обычный естественный фон от 10 до 25 микрорентген в час ). После останов ки завода з д есь вообще не проводилась дезактивация . Значительная часть об орудования , около пятнадцати тысяч тонн , име ет уже неснимаемую радиоактивность . При это м столь опасные предметы хранятся под открытым небом , плохо охраняются и постоянн о растаскиваются с террито р ии ХГМЗ . Причем масштабы краж радиоактивного м еталла имеют , если так можно выразиться , промышленные объемы . - Грузовиком сносят секци ю забора , въезжают на зараженную территорию , загружаются , и куда потом этот металл исчезает , совершенно непонятно , - делит с я переживаниями инспектор Ю . Чопоров . Оборудование , так привлекающее мародеров , сделано из высоколегированной нержавеющей с тали с двадцати - и девяностопроцентным (в некоторых деталях ) содержанием никеля . Сущест вует версия , что актауский высокорадиоактивн ый лом переправляют в Иран , якобы каспийских соседей очень интересует зараж енный металл . Версия выглядит весьма правдо подобно , так как местные пункты сбора м еталлолома уже год как минимум не прин имают "фонящие " детали . Теперь санврачи столкнулись с другой проблемой . Мелкие воришки , притащившие "грязное " железо в пункт приема , не о тносят его туда , откуда взяли , когда им отказывают в приеме , а выбрасывают дет али за ближайшим углом , где-нибудь посреди микрорайона . Нетрудно представить , что сули т ребенку , игр а ющему поблизости , железка , излучающая тысячи микрорентген (норм а - 10-12 микрорентген в час ). Иногда "фонящие " емкости с водой на ходят у дачников , которые поливают из н их свои огороды . А резиновыми лентами о т транспортеров с урановых рудников предпр иимчив ые дачники выстилают на своих огородах дорожки , излучающие по сорок ми крорентген в час . Радиоактивных материалов очень много , и они дешевы . Из них м ожно строить дачные домики и песочницы для детей . В общем , никто здесь , в Актау , на плохую экологию не жалу е тся. "(5) Поэтому раз не существует вечных производств , в связи с появлением новых технологийц УТС может быть закрыта и тогда предметы , металлы c предприятия попадут на рынок и пострадает местное население. В системе охлаждения УТС будет использоваться во да . Но по данным экологов , если брать статист ику по АЭС , вода из этих водоемов не пригодна для питья . Например за тридцать лет в Казахстане появилось озеро Кошк ар-Ата . " Жители города Актау называют его "м ертвым озером " и демонстрируют как достопри мечатель ность гостям , проезжая по дорог е из аэропорта в город . Над водой не летают птицы , в озере не водится ничего живого . Только верблюды способны пить эту воду без видимых последствий . Однако влияние такого водопоя на животных и людей , потребляющих их мясо , уч е ными не исследовалось . Серый , с оттенками зеленого грунт , словно панцирь , сковывает здесь берега . На нем не оставалось следов , а звук шагов создавал иллюзию ходьбы по твердому картону . По данным экспертов , водоем полон т яжелых металлов (в частности , тори я -232), и в некоторых местах уровень гамма-излуче ния достигает 50 - 60 микрорентген в час . В К азахстане нет никакой информации о том , что кто-то занимается здесь исследованиями воздействия всего этого на людей . Возможно , жителей Актау спасает фосфоги пс - вещество , образующееся в результате производства фосфорных удобрений . Благодаря этому веществу , жесткой корко й покрывшему берега , пыль со дна мертво го озера сейчас не активна . И значит , опасность не так велика . Какова же дальнейшая судьба озера Кошкар-Ат а , сейчас неизвестно . Возможно , оно полностью высохнет , и тогда потребуется , как в Чернобыле , срезать полуметровый слой земли для захоронения . Возможно , учены е придумают другой способ обезвредить дно . А можно использовать уже проверенный метод : запустить ц ех по производс тву фосфорных удобрений , говорят , это сейчас очень прибыльное дело . Тогда в Кошкар- Ата снова станут сливать фосфогипс , и у ровень воды поднимется до безопасного. " То есть сейчас , при строительстве АЭС не предусматриваются ср едства , которые б ы возвращали местность в первоначальное состояние.И после закрыти я предприятия никто не знает как захор онить накопившиечя отходы и очистить бывше е предприятие . Принцип экономии средств на экологию на УТС позволит производителям эдектроэнергии жить за с чет окружающей среды и не думать о мест ном населении . Оно же не будет знать имён проектантов , и имени управляющих У ТС . Все они будут невидимы и не бу дут подчиняться местным властям . Доступ нас еления на территорию УТС будет запрещен . УТС будет разсещат ь ся в зак рытом для посторонних городом. Основной необходимостью строительства У ТС внушается мысль , что через много лет , не появятся новые технологии производства электроэнергии , которы е бы смогли заменить существующие . Например , сечас стоимость произво дства электроэ нергии вырабатываемая солнечными электростанцией в 2 раза превышает стоимость , вырабатываемую на АЭС в США . Стоимость ветроэлектроэн ергии в 2 раза дешевле , чес вырабатываемая на АЭС . Но еще 60 лет не было ни АЭС , ни солнечных элементов.Так п очему же отрицается обществом появлени е принципиально новых технологий через 50 ле т , которые заменят УТС ? Не решена и про блема переработки отходов . Например , Российский научный центр "К урчатовский институт " совместно с МосНПО "Ра дон ". Как сообщили в ин формационном центре "Радон-пресс ", радиологам предстоит утил изировать около двух тысяч тонн радиоактив ных отходов , общая активность которых оцени вается в 100 тысяч кюри . Они были захороне ны в период с начала 50-х до середин ы 70-х годов на специально выдел е нной площадке Курчатовского центра.То е сть их захоронят , но уже в меньшем обьеме в другом месте . Но сами отходы остануться и постоя нно будут выделять радиоактивные газы. В Москве в 2002 году прошла конфе ренция ученых по проблемам ресурсов . Газ долж ен закончиться через восемьдесят лет , а нефть - через шестьдесят . Если через полвека иссякнут запасы урана , то искать новые источники ресурсов придется даже атомщикам . Вот почему отработанное ядерное топливо сегодня становится стратегичес ким сырьем . Оно н а девяносто пять процентов может быть использовано вно вь. С другой стороны те же самые с роки о скором окончании нефти и газа , говорили 50 леит назад , но были освоены новые технологии добычи нефти и газа в морях . И цифры опять изменились . Поэтому не стоит до верять российским ученым , когда они говорят о сроках конца месторождений газа и нефти. Но если атомная энергетика производ ит сейчас только 10 процентов электроэнергии , потребляемой в стране , то она никогда не сможет увеличить выработку в 9 раз , п о сра внению с сегодняшним годом , ко гда закончится нефть и газ и уголь . Значит , нужно искать способы экономии эл ектроэнергии и использовать возобновляемые ист очники энергии , а так же отказываться о т энергоемких производств . Необходимо повышать цену электроэнер г ии . Так и делают в других странах. Приведу пример США . На поиск новых высокотемпературных сверхпроводников тратят о коло 300 миллионов долларов в год . В Росси и 1 миллион . Выработку электроэнергии ветровыми электростанциями планируется довести до 20 проценто в в год , то есть до пр оизводства электроэнергии атомными станциями.В России их вообще не строят. Интересно , что стоимость 1 киловат ча са выработанной на ветровой АЭС 4 цента одна ветроустановка по мощности 1.5 Мегавата и их строят группами по несколько сотен . Так дешевле . Интересно , что р оссийский ученый (4) почти в 500 раз занижает данные по мощности единичной ветроэлектроста нции в статье написанной 10 лет назад . Интересно , как он лихо сразу называ ет УТС чистой. " Из всех термоядерных и ускорительных ис точников нейтронов явно редпочтительным является импульсивно периодический источник на основе лазерного термоядерного синтеза ( ЛТС ).Причина предпочтения заключается,помимо про чего,в компоновочно конструктивной схеме , только для ЛТС камера мишени - зона тер моядерного горения -отделена от энергоп итания (собственно лазеров ) на десятки метро в . Сама по себе камера сгорания с соответствующими каналами для излучения лазера (лучше всего с одним каналом -одностор онней под светкой ) компактна и достаточно просто разм е шается в активной зоне реактора . Вообразить подобное для токамака или ускорителя практически невозмож но. Но коль скоро необходимый лазер создан и реакция возбуждена,то зачем ур ан , деления ,- не проще ли ограничиться о дной термоядерной энергией ? Как "чистой " ! Слово "чистой " взято в кавычки не случайно.Реактор АЭС содержит огромную радио активность , и , даже уменьшенная в 100 раз , она по прежнему огромна . Термоядерные реакции производят высокоэнергетические нейтроны,которые , даже если нет в окружении урана , вза имодейст вуют со всеми кон структивными материалами , при том как надпороговые по разным каналам :(n,2n) (n,р )( n - нейтрон и p - протон ) Вследст вие этих реакций возникает своя,так называе мая наведенная , радиоактивность , в сущности , ничем не отличающаяся от оско лочной . Подбором материалов , возм ожно , удастся избежать дл иннопериодной радиоактивности - в этом основное преиму щество термоядерного способа производства энер гии по сравнению с делительными , в кото рых характер ра диоактивности диктуется природой явления и не регулируется . Такой лазер , способный выстреливать один или несколько раз в се кунду в продолжении десяти лет, стоит , по оценкам , не менее 1 млрд.долларов . " (4) Не правда ли есть разница с ветроустановкой стоящей 1,3 миллиона долларов , которая вырабатыв ает 1, 5 Мегават а электроэнергии и входящая в систему нескольких тысяч подобных установок . И ника ких проблем с отходами , с последствиями аварий. Ущерб от Чернобыльской аварии превы сил доход от электроэнергии , полученной все ми АЭС в СССР (4) .Но тем не менее они продолжают строиться в России.Значит решение о строительстве АЭС не зависит от прибыли , которую они приносят . Реше ние о их строительства принимается без референдумов , неизвестными людьми . То же самое будет происходить при строительстве УТС . Обществ о не будет знать стоимость аварии на УТС . Интересно , что не удалось даже осущ ествить проект МГД электростанции.Температура в 2000 градусов и щелочные продукты сгорания не позволили реализовать данный проект на промышленной основе . А при термоядерном син тез е температура должна достигать 100 мил лионов градусов. Выводы : 1. Исходя из вышесказанного , мож но сделать вывод , что энергетика на осн ове УТС не нужна , опасна и необходимо искать другие источники электроэнергии и улучшать способы уменьшения поте рь при ее транспортировке (используя высокотемп ературные сверхпроводники уже удается в 3 ра за повысить передаваемую мощность по кабел ю ), как это делается в США и Европе . 2. Учитывая власть и контрол ь руководителей атомной промышленности в Р оссии , обще ству будет навязано строител ьство очень сложного и ненадежного гибридн ого атомного реактора и УТС. 3. Поскольку зарождение проекта УТС было начато военными и учеными коммунистами , работниками атомной прсышленн ости , работающими в неизвестных военных о рганизациях , то остановить этот проект может только общество . Доводы об опасн ости и неэкономичности данного проекта , для них не аргумент . Они на этом прое кте зарабатывают деньги . Библиография (1) Б.Л.Альтшуллер. " О научных трудах А.Д.Сах арова " Успези Физических Наук , 1991, т .161, ст р .3-27 ( 2 ) - Физическая энциклопедия т .3. стр .273 (4 обзац ), Москва , 1992 (3) - Физическая энциклопедия т .4. стр .200 (3 обзац ), Москва , 1994 (4) Успехи Физических Наук " Безопаснос ть - ключевой момент возрождения ядерной энер гетики " Л.П.Феоктистов , 1993 г . Том 163,№ 8 (5) Газета Мо сковские новости ????????? ???????? 6 дек абря 2001 год