Характерный масштаб ядерной энергии приблизительно в миллион раз больше, чем энергии электромагнитных химических связей, высвобождаемой при сгорании ископаемого топлива: в ядерных процессах участвуют энергии порядка миллионов (МэВ), а не единиц электрон-вольт, как в химических реакциях между молекулами. Именно это огромное увеличение делает столь привлекательной идею использования ядерной энергии: одно и то же количество вещества позволяет получить из атомных ядер приблизительно в миллион раз больше энергии, чем из молекул. То есть для автомобиля, расходующего около 2000 л бензина в год, потребовалось бы всего несколько граммов ядерного топлива, которые могут уместиться в небольшую таблетку.
Перспектива получения «неограниченной» энергии от атомных электростанций, работающих на тех же физических принципах, что и Солнце, была совершенно фантастической. Когда она только возникла, сразу после Второй мировой войны, в головокружительную эпоху, наступившую после создания атомной бомбы, были распространены чрезвычайно оптимистические ожидания близкого будущего, в котором ядерная энергетика станет нашим основным источником энергии вместо ископаемого топлива. Я хорошо помню газетные статьи 1950-х гг., которые я читал подростком: они обещали, что к тому времени, как я вырасту и обзаведусь семьей, электричество станет настолько дешевым, что его счетчики больше не будут нужны. Типичными для эйфории того времени были, например, заявления основоположника ядерной химии и нобелевского лауреата Гленна Сиборга, бывшего тогда председателем американской Комиссии по атомной энергии. Он утверждал, что «у нас будет транспортное сообщение с Луной на ядерной тяге, искусственные сердца с ядерными источниками питания, бассейны для аквалангистов с плутониевым подогревом и многое, многое другое».
К сожалению, создание конкурентоспособных источников энергии на основе термоядерного синтеза оказалось задачей трудноразрешимой и необыкновенно сложной технически, несмотря на интенсивную работу в этом направлении, проводившуюся по всему миру. Вместо этого были успешно разработаны технологии ядерной энергетики, в которой получают энергию, высвобождаемую в результате распада тяжелых ядер (урана) на более легкие. Этот процесс аналогичен обычному химическому производству энергии из ископаемого топлива. С использованием ядерного распада производится сейчас около 10 % всей вырабатываемой в мире электроэнергии, и лидирующее положение в этом отношении занимает Франция, более 80 % электроэнергии которой поступает из ядерных реакторов.
Производство энергии в ядерном реакторе, как и в традиционной электростанции, работающей на ископаемом топливе, есть процесс внутренний относительно глобальной системы и, следовательно, оно связано с теми же проблемами производства энтропии и вредных побочных продуктов. Хотя атомная энергетика подобно солнечной не является значительным источником парниковых газов и, следовательно, не вызывает возможных изменений климата, ее побочные продукты могут быть чрезвычайно вредоносными в связи с гораздо более высоким (в миллион раз) масштабом энергии. Излучение, возникающее в ядерных реакциях, может быть разрушительным для молекул и, следовательно, для органических тканей и вызывать тяжелые нарушения здоровья, самыми известными из которых являются раковые заболевания. Наша атмосфера в значительной степени защищает нас от аналогичного излучения, поступающего от Солнца, но в случае реакторов, расположенных на Земле, оно создает серьезные проблемы. Кроме того, возникает проблема безопасного хранения и утилизации отходов ядерных реакций, которые остаются радиоактивными в течение тысячелетий.
Несмотря на огромные усилия, направленные на обеспечение безопасности ядерных реакторов, число уже произошедших аварий было достаточно большим, чтобы охладить энтузиазм в отношении их использования в качестве альтернативного ископаемому топливу источника энергии, хотя число непосредственных жертв этих аварий и остается небольшим. Резонанс, который получила случившаяся в 2011 г. катастрофа на японской атомной электростанции «Фукусима-1», привел к резкому сокращению нынешнего и предполагаемого в будущем применения атомной энергии во всем мире. Хотя ископаемое топливо стало причиной сотен тысяч, если не миллионов смертей и неисчислимых нарушений здоровья, его использование по-прежнему кажется многим более приемлемым, чем потенциальная опасность ядерных реакторов. Вопросы долгосрочной безопасности и количественные оценки последствий производства и потребления энергии с точки зрения увеличения энтропии составляют предмет чрезвычайно запутанных и неоднозначных социальных, политических, психологических и научных исследований. Сколько смертей вызывает производство электроэнергии непосредственно, а сколько – косвенно, какие именно связанные с ним нарушения здоровья считать опасными и какими могут быть их долгосрочные последствия? Как можно сравнивать разные технологии? Какие параметры следует для этого использовать?
Чтобы хотя бы приблизительно представить себе такие сравнения, примем во внимание следующие соображения. Мы на удивление терпимо относимся к смертям и разрушениям, вызываемым «не природными, техногенными» причинами, если они происходят постоянно и регулярно, но крайне резко реагируем на них в случае неожиданных, единичных происшествий, даже если число их жертв или объемы разрушений оказываются гораздо меньшими. Например, каждый год во всем мире более миллиона с четвертью человек гибнет в автомобильных авариях, что сравнимо с числом жертв рака легких, самого распространенного вида смерти от онкологических заболеваний. Тем не менее боязнь и беспокойство, касающиеся возможности смерти от рака, как кажется, значительно превышают опасения относительно гибели в автомобильной аварии, что видно по существенному несоответствию размеров тех ресурсов, которые мы выделяем на решение этих проблем. Интересно сравнить эти данные с числом людей, погибших непосредственно в результате аварий на атомных электростанциях. Даже в сумме за все время существования ядерной энергетики это число составляет менее ста человек, и большинство из них погибли при Чернобыльской аварии 1986 г. в СССР; на «Фукусиме» не погиб никто. Вместе с тем воздействие радиации, которым сопровождались такие аварии, особенно в Чернобыле, могло привести к многотысячным случаям возникновения раковых заболеваний, от которых они преждевременно умерли или еще умрут. Но даже это число, скорее всего, «уравновешивается» количеством людей, которых калечат или лишают трудоспособности автомобильные аварии: по имеющимся оценкам, оно составляет 50 миллионов человек в год.
Такие споры продолжаются без конца: мы пытаемся сравнивать несравнимое, надеясь, что правильно выбранные параметры помогут нам в этих непростых решениях и сравнениях. Так мы пытаемся составить глобальный портфель энергетических приоритетов, который будет играть решающую роль в определении развития человеческого общества на будущие десятилетия. Дело осложняют еще и непредсказуемые психологические факторы, например почти всеобщая влюбленность в автомобили и почти всеобщая боязнь крупных атомных аварий, которую трудно отделить от всеобщей боязни ядерного оружия. Я не пытаюсь привести здесь исчерпывающий обзор аргументов за и против каждого из вариантов производства энергии, а хочу лишь представить несколько простых примеров такой численной статистики, на которую нам следует опираться при обсуждении этих вопросов. Мы должны мыслить численно и разрабатывать научное понимание, необходимое для рассмотрения этих задач, чтобы именно на нем были основаны принимаемые политические решения.
