Аккумулятор ядерной энергии - очередное открытие дубненских физиков

Опубликовано в еженедельнике ОИЯИ "Дубна" N 14 (2003)

    В 1968 году группа молодых (тогда) физиков под руководством и по идее Федора Львовича Шапиро впервые доказала существование так называемых ультрахолодных нейтронов (УХН), зарегистрировав их на первом в мире импульсном периодическом реакторе ИБР. Их работа была признана как открытие. Об этих интересных объектах исследований мы не раз рассказывали в нашей газете. В преддверии юбилея (а 2 августа исполняется 35 лет этому событию) наш корреспондент решил взять интервью у одного из авторов открытия ультрахолодных нейтронов, известного физика-экспериментатора Александра Владимировича Стрелкова, на всю жизнь сохранившего верность этим самым ультрахолодным нейтронам. Корреспондент был предупрежден, что Александр Владимирович, теперь уже сам, возглавляя группу молодых физиков следующего поколения, собирается на длительный эксперимент в город атомщиков Снежинск, где они используют для получения УХН импульсный реактор другого типа - самогасящийся. Корреспондент хотел узнать о целях этого эксперимента, о деталях работы. Но... Александр Владимирович сразу предупредил, что о работе в Снежинске он расскажет по ее завершении, а сейчас ему хотелось бы поговорить не о своих работах, заинтересовавших газету, а об открытии, сделанном недавно его другом и коллегой по долгой работе вместе с небольшим коллективом инженеров, научных сотрудников и лаборантов Лаборатории нейтронной физики.

Вот какая беседа получилась у нас с Александром Стрелковым:

Корреспондент: Почему этот Ваш коллега сам не расскажет?

А. В.: Речь идет об Евгении Павловиче Шабалине, начальнике сектора ядерной безопасности, и кажется, еще радиационных исследований. Женя, видите ли, всегда с удовольствием и смело выходит на сцену, но не любит афишировать свои научные исследования. Он всегда подчеркивает, что "он - инженер, а не ученый, а инженерам открытий делать не положено". Тем не менее, то, о чем я недавно услышал на его семинаре, на мой взгляд, - весьма значительное открытие, чрезвычайно многообещающее, которое может привести буквально к революции в энергетике.

Корр.: В чем же суть этого открытия? 

А. В.: Я скажу Вам сначала не о сути, а о возможном его техническом применении. А оно таково, что через некоторое время мир может забыть о том, что такое бензин. Вместо бензина автомобили будут заправлять... льдом. 

Корр.: Как? Обычным льдом? Вы не шутите, Александр Владимирович? 

А. В.: Да, обычной замороженной водой, без всяких примесей. 

Корр.: Я когда-то читала о том, что какой-то изобретатель, кажется, из Южной Америки, придумал способ использования воды вместо бензина. 

А. В.: Действительно, небольшая добавка воды в бензин (при соответствующей модификации карбюратора) уменьшает расход топлива. Я знаю, что выдающийся рационализатор из ЛНФ Роберт Харьюзов использует этот метод и доволен. Но полная замена бензина водой - это была просто мистификация.

А теперь о сути открытия. Евгений Павлович со своими сотрудниками соорудил установку на реакторе ИБР-2 и с ее помощью облучал лед быстрыми нейтронами из реактора при низкой температуре. Им это было нужно из утилитарных, грубо говоря, соображений: для поиска наиболее приемлемого вещества "холодного" замедлителя нейтронов. Кстати, УХН также получают из "холодного" замедлителя. Так вот, было замечено, что в процессе облучения неожиданно температура льда без всяких внешних воздействий резко увеличивается. В одном из опытов образец льда даже частично расплавился, хотя исходная температура была минус 250 градусов - температура жидкого водорода! Наблюдения проводились многократно с повторяющимся результатом. Это означает, что при облучении быстрыми нейтронами во льду накапливается энергия, причем значительная. 

Корр.: То есть, лед может быть аккумулятором, Александр Владимирович? 

А. В.: Совершенно верно, лед аккумулирует энергию нейтронов. А так как нейтроны есть продукт ядерной энергии, выделяющейся в реакторе, то лед, по сути, есть аккумулятор ядерной энергии. Существовала когда-то концепция знергетики на жидком водороде. Предполагалось создать комплекс атомных электростанций где-нибудь далеко в Сибири, на Севере, и на этих установках производить жидкий водород, разлагая воду энергией атома. Затем жидкий водород можно было бы использовать как топливо, сжигая его, в том числе, и в автомобильных двигателях. Полученный таким способом жидкий водород в комплексе с кислородом воздуха можно тоже считать аккумулятором ядерной энергии. 

Корр.: Почему же этот метод не используется до сих пор? 

А. В.: Проблемы здесь две: первая связана с взрывоопасностью водорода, а вторая - это сопротивление нефтяных и автомобильных магнатов. При использовании облученного льда остается лишь вторая проблема.

Корр.: Вы сказали "облученного льда". Но ведь нельзя же пользоваться радиоактивным веществом?! 

А. В.: Самое интересное в этом деле то, что облученный лед не радиоактивен! Оба элемента, из которых состоит вода, - водород и кислород - не активируются. Поэтому использование такого льда совершенно безвредно. И в отличие от водорода, он не может взорваться или загореться. На ведь это самый обычный лед. Правда, посмотреть на него непросто: он должен храниться при низкой температуре в сосуде Дьюара.

Корр.: Каким же образом такой лед можно использовать как топливо, если он не горит и не взрывается? 

А. В.: Под действием нейтронов молекулы воды разлагаются на атомарный водород и гидроксил ОН. При низкой температуре эти продукты разложения могут сохраняться долго. Пока точных данных нет, но, по крайней мере, речь идет о неделях или месяцах. При определенных воздействиях начинается реакция соединения атомарного водорода и гидроксильной группы, при этом выделяется значительная энергия. Реакция идет достаточно спокойно. Продуктом ее является вода, т. е. снова воссоздается исходный продукт.  

Корр.: Этот момент, насколько я понимаю, очень важен - не надо будет вывозить горы льда из Антарктиды. А то был бы новый Клондайк, но уже с использованием современных "технологий" - вооруженные разборки и пр. 

А. В.: Конечно, это важно. Ни отходов, ни копаний в недрах Земли. 

Корр.: А как же атомные электростанции, на которых надо будет "заряжать" ледяные аккумуляторы? От них будут радиоактивные отходы. 

А. В.: Без атомной энергетики все равно человек не обойдется. А на "зарядку ледяных аккумуляторов", как вы сказали, пойдет небольшая доля вырабатываемой атомной энергии. В конце концов, облучать лед можно не обязательно нейтронами, но и протонами ускорителей, тех ускорителей, за которые ратуют апологеты электроядерной энергетики (думаю, читатели знакомы с этой концепцией; например, в вашей газете недавно об этом была статья зам. директора ЛНФ Валерия Швецова). 

Корр.: Извините, Александр Владимирович, не в "Вашей газете", а в нашей. Мы же создаем ее вместе с вами, сотрудниками ОИЯИ, и для вас. 

А. В.: Конечно, конечно. Беру эти слова обратно. 

Корр.: Хорошо. Итак, облученный лед выделяет тепло. А как же им заправлять автомобиль? Что за карбюратор потребуется? 

А. В.: Двигатель внутреннего сгорания, конечно, никак не годится для этого. Придется придумать и создать двигатель совершенно нового типа. Например, что-то вроде термоэлектрического преобразователя, который будет питать электродвигатель. Абсолютно чистая и безотходная технология. 

Корр.: Да, перспективы ошеломляющие. Когда же можно будет ждать прорыва в этом направлении? 

А. В.: Что вы имеете ввиду под "прорывом"?

Корр.: Например, то время, когда будет осознана необходимость широкого использования облученного льда как топлива и начата разработка нужных технологий, двигателей для автомашин и пр. Кстати, у этого особого льда есть какое-то специальное название? 

А. В.: А как бы вы, Оля, назвали это вещество? 

Корр.: Я? Ну, скажем "теплолед". Нет, лучше "энерголед". Или "лед-Н" - ведь он облучается нейтронами. 

А. В.: "Леден" с ударением на втором слоге? Хорошо! Большинство названий веществ имеют окончание именно "ен" или "ин". Вы можете запатентовать это название.  

Корр.: А сам этот леден уже запатентован теми, кто его открыл? 

А. В.: Насколько я знаю, новые физические явления не патентуются. На них на всех, открытых и еще не открытых человечеством (а таких много больше), патенты держит Природа (для верующих - Бог). Патенты берут (или дают?) только на технические применения. Раньше, в СССР, такие достижения регистрировались как открытия, но в России институт открытий отменен.

Здесь мы и подошли к ответу на Ваш вопрос о том, когда будет осознана необходимость широкого использования облученного льда как топлива и начата разработка нужных технологий. Это ведь только явление, новое физический феномен. Говоря об "энергетической революции", я имел в виду одну принципиальную возможность технического применения этого феномена. Нужны годы и горы исследований, чтобы понять все особенности этого "ледена", нужно найти, придумать удобные, эффективные методы извлечения энергии из этого вещества. И после этого уже предложить его для новой энергетики... Если нефтяные магнаты позволят это сделать. Но может так получиться, что приемлемой технологии не удастся найти. Например, так получилось с мю-катализом или с токамаками. 

Корр.: Тогда все, что Вы рассказали о блестящем будущем, только фантазия?  

А. В.: Да, если не удастся найти конкурентно-способной технологии. 

Корр.: Александр Владимирович, ведь мы живем в Наукограде, не правда ли? Те необходимые исследования, о которых вы только что сказали, это же и есть самое что ни на есть благородное дело для ученых нашего города, для использования финансов, выделяемых под инновационные проекты!? 

А. В.: Безусловно. И в Университете "Природа, Общество, Человек" надо готовить не орды "менеджеров", надо готовить специалистов по переустройству общества, его технической оснащенности, инженеров будущего. В нашем граде, если он действительно науко-град, нужны именно проекты будущего, подобные тому, о котором мы беседовали.  

Корр.: Спасибо, Александр Владимирович. 

А. В.: Пожалуйста, но давайте лучше поблагодарим Евгения Павловича Шабалина и тех, кто помогал ему, за прекрасно выполненную работу, за работу, нацеленную на будущее. 

Корр.: Да, конечно, тем более что это открытие сделано в канун 47-ой годовщины ОИЯИ. Это хороший подарок Институту. Я обязательно попрошу Евгения Павловича рассказать в нашей газете подробнее об этом, о его коллегах, о планах.

А. В.: Это надо сделать обязательно.