Именно в СССР впервые в мире атомная энергия стала не только разрушать и угрожать, но освещать и обогревать.
Обнинская атомная электростанция мощностью 5 мегаватт – то есть 5 миллионов ватт – стала первой в мире промышленной атомной электростанцией. Она была пущена в эксплуатацию под руководством Курчатова и его специалистов и включена в московскую электросеть в 1954 году. Курчатов присутствовал на пуске Обнинской станции, и, когда пар из атомного котла пошёл в турбину, он поздравил свою команду словами: «С лёгким паром!»
В 1959 году Курчатов со своими сотрудниками создал реактор для атомного ледокола, первого в истории атомного надводного судна. Этот ледокол 30 лет пробивал в арктических льдах дорогу караванам судов. Сейчас на этом ледоколе устроен музей.
Так мальчик из небольшого уральского городка, где в печах горели дрова и уголь, открыл новую эру в истории человечества – эру атомного электричества. В течение последующего полувека в разных странах было построено большое количество атомных электростанций, с помощью которых человечество получило значительную прибавку к своему энергобюджету. Некоторые страны сделали основную ставку на атомное электричество, например, Франция получает три четверти своей электроэнергии именно из атомных реакторов.
Обнинская станция проработала 48 лет – на 18 лет больше запланированного срока и была остановлена в 2002 году. Сейчас первая атомная электростанция стала музеем и популярным местом среди туристов.
Получив атомное электричество, Курчатов не успокоился – ведь на свете существовал ещё один ядерный источник энергии, гораздо более мощный, чем атомный, и гораздо более чистый, избавленный от лавины радиоактивных отходов. Этот источник энергии, который называют термоядерным, основан не на делении тяжёлых ядер, а на слиянии лёгких.
В 1956 году, при посещении исследовательского британского центра, Курчатов предложил мировому сообществу совместно исследовать проблему мирного освоения термоядерной реакции. Не сразу, а спустя много лет, – но предложение Курчатова было принято: в 1985 году мировой консорциум из нескольких стран приступил к проектированию и строительству ИТЕР: первого термоядерного реактора с практически полезным выходом энергии и тяжёлого изотопа водорода – трития, килограмм которого стоит на мировом рынке 30 миллионов долларов.
Земные запасы угля, нефти и газа не бесконечны. Поэтому роль атомной и термоядерной энергетики будет нарастать…
– Если только не будет открыт какой-то иной источник энергии, – сказал Андрей.
– Да, но, пока он не открыт, надо рассчитывать только на то, что известно. И среди известных источников энергии ядерная энергетика обладает наибольшими перспективами. Нынешние автомобили – это керосинки на колёсах. Пока они работают на бензине и солярке, но уже скоро станут электромобилями. Это означает, что потребность в электрической энергии будет быстро расти, – и здесь мирный атом станет главным помощником человечества. Надо только, чтобы политики не экономили на системах безопасности атомных станций и на обучении атомщиков – как они это делали раньше, – что приводило к серьёзным авариям ядерных реакторов.
Многократное радиоактивное облучение не прошло даром для Курчатова – его здоровье было подорвано, и в 1960 году он умер. Более десятка памятников в разных городах было воздвигнуто для увековечивания памяти этого выдающегося учёного. В честь его названы два города, лунный кратер, астероид, корабль, научный центр, несколько улиц и школ.
В Челябинской области существует Научное общество учащихся. Два раза в год школьники из НОУ собираются в летний и зимний лагерь, который называется «Курчатовец». Из этого общества вышло немало известных учёных – возможно, именно там вырастет физик, который прочно поставит термоядерное электричество на службу человечеству.
Примечания для любопытных
Игорь Васильевич Курчатов (1903–1960) – выдающийся советский учёный-атомщик, создавший первый в СССР циклотрон и атомный реактор. Предложил проект по получению термоядерной энергии.
Энрико Ферми (1901–1954) – выдающийся итальянско-американский физик-ядерщик, которые руководил в США созданием первого искусственного атомного реактора. Лауреат Нобелевской премии (1938).
Сказка о термоядерной молнии, свёрнутой в кольцо
Термоядерная реакция знакома каждому землянину, который любит погреться в солнечных лучах.
– Всем известно, что наше Солнце – это большой термоядерный реактор! – сказала Галатея.
– Да, Солнце и остальные звёзды светят миллиарды лет благодаря медленному термоядерному горению водорода и гелия в центре звёзд, – подтвердила Дзинтара.
– Как может там гореть гелий? Да и водород тоже – ведь там нет кислорода? – заинтересовалась Галатея.
– Термин «горение» в данном случае подразумевает совсем не тот огонь, который возникает в костре или камине. Вот пример термоядерной реакции: берём четыре ядра атома водорода, или четыре протона, и пытаемся сблизить их так, чтобы они соединились в одно ядро атома гелия. Если нам удастся это трудное дело, то в ходе слияния этих протонов выделится много энергии в виде гамма-квантов и позитронов – античастиц электрона.
– А почему это дело трудное? И если мы тратим силы на это сближение, то откуда потом возникает энергия? – спросила Галатея.
– Та задаешь отличные вопросы! – похвалила Дзинтара дочь. – Почему трудно сблизить протоны? Потому что они заряжены положительно, и при их сближении, согласно закону Кулона, они начинают отталкиваться друг от друга электрическими силами.
– Но ведь можно сближать не протоны, а атомы водорода, которые нейтральны! – нашёл выход Андрей.
– В этом предложении есть рациональное зерно, но беда в том, что электроны, которые могут нейтрализовать заряд протона, располагаются далеко от него. Для превращения протонов в гелий, их надо сближать очень сильно – на расстояние гораздо меньшее, чем радиус первой электронной оболочки. На таких расстояниях нейтрализация электронами уже не работает. Если нам всё-таки удаётся сблизить протоны на такое маленькое расстояние, то дальше вступают в дело ядерные силы притяжения – они настолько могучи, что легко преодолевают электрическое отталкивание протонов и прочно склеивают их друг с другом.
Чтобы лучше понять баланс двух сил – электростатической и ядерной, представьте себе кратер глубиной в километр – он будет аналогом потенциальной ямы ядерного притяжения – вокруг которого существует пологий вал выброшенного вещества, который будет аналогом электростатического отталкивания. Этот вал – невысокий, как холм, но если нам нужно закатить на этот холм тяжёлый шар, то придётся потрудиться. А вот с вершины вала шар сам покатится внутрь глубокого кратера, где будет сталкиваться с другими шарами и производить сильный шум – то есть испускать сильные звуковые волны, которые в нашем примере будут аналогами гамма-квантов.
– А как Солнцу удаётся преодолеть электростатическое отталкивание протонов и запустить термоядерную реакцию? – спросил Андрей.
