«Когда мы днём смотрим на небо, мы видим один термоядерный реактор, а когда ночью – огромное их количество, потому что каждая звезда – такой реактор», – рассказывает замдиректора ГНЦ РФ ТРИНИТИ по научному и инновационному развитию Николай Климов ученикам 5-го отделения Гимназии Троицка. Там 12 октября прошла лекция о термоядерной энергетике и виртуальная экскурсия по токамаку. Это часть большой научной программы для школьников: в тот же день в 3-м отделении Лицея перед 11 «ФМ» выступал Никита Минаев, сотрудник ИФТ РАН, с рассказом о лазерной инженерии микроорганизмов и биотканей. В рамках Фестиваля науки также проходят экскурсии по институтам и прогулки по городу, будет научный квиз, готовится ежегодная Школа учителей физики, собирающая участников со всей России, конференция памяти академика Дыхне…
Николай Климов – из молодого поколения руководителей института. Он работает в ТРИНИТИ 20 лет, давно дружит с Гимназией Троицка и каждый год помогает школьной команде «Звёздный феникс» готовиться к Физическому марафону. И среди нынешних слушателей, учеников 10 и 11 «ИТ» классов, немало тех, кто уже был на его лекциях. «Проекты, которые реализуются у нас в институте, в городе – долгосрочные, ориентированные в будущее. Создаются новые экспериментальные установки, на которых работать придётся как раз тем ребятам, которые сейчас учатся в школе, – отметил Климов. – Вот почему мы уделяем так много внимания работе с детьми – чтобы вовлекать их в процесс уже сейчас, чтобы та большая научная экспериментальная программа, которая сейчас формируется, была обеспечена кадрами».
«За последние 30 лет мы потребили энергии больше, чем за всю предыдущую историю человечества», – начинает Николай Климов свой рассказ. Как удовлетворить этот взрывной спрос, когда «зелёные» энергоресурсы ограничены, сжигание углеводородов ухудшает климат, а от атомных электростанций масса радиоактивных отходов? Ответом должна стать термоядерная энергетика, экологически чистая, безопасная, с доступным топливом – дейтерием, который можно извлечь из обычной воды.
«Кто знает, какой у ядра заряд?» – ведёт лектор диалог со школьниками. «Положительный», – отвечает самый смелый. «А как столкнуть эти ядра?» – «Разогнать». «Как сообщить кинетическую энергию?» – «Через нагревание». «Что будет, если нагревать?» – «Плазма». «А какие температуры нужны для реакции дейтерия и трития? 100 – 200 млн. градусов. Больше, чем на Солнце. Это проблема – как такую плазму удерживать. Что произойдёт с камерой?» – «Расплавится». – «Значит, нужно это делать бесконтактно. Если вокруг плазмы создать сильное магнитное поле, то она сквозь него не сможет просачиваться. Такая идея пришла физикам-теоретикам. А как это магнитное поле создавать?..» Вот так, почти «на пальцах», от элементарного к сложному, рассказывает Климов про устройство токамака (тороидальной камеры с магнитной катушкой) и других вариантах реактора с удержанием плазмы – «пробкотрона», стелларатора, а также установки другого типа, импульсной, «Ангара 5.1», которая существует в ТРИНИТИ.
Но… Если полвека назад казалось, что до промышленной термоядерной энергетики рукой подать, то сегодня выясняется, например, что сроки получения первой плазмы крупнейшего в мире строящегося реактора – ИТЭР во Франции, снова перенесены –
с 2028-го аж на 2042 год. Есть, однако, и позитив: будет время подготовиться. К тому же в Троицке строится другой, тоже экспериментальный Токамак с реакторными технологиями, для него понадобится около 2 000 специалистов, причём уже к 2030 году. И есть шанс обогнать ИТЭР на повороте – просто потому, что со времён, когда тот проектировался, появились новые материалы, такие как высокотемпературные сверхпроводники 2-го поколения.
11-классница Анастасия Духова увлекается естественными науками, участвует в олимпиадах по химии, слушает Климова не впервые. «Каждый раз он привносит в лекции что-то новое, – говорит Настя. – Физика термоядерных реакций – интересная тема. Мы её в школе уже прошли. Теперь стало намного понятнее».
«Кто последний в очереди в киберпространство?» – спрашивают школьники друг друга у входа в актовый зал. Туда надо было перейти для виртуальной экскурсии по токамаку. Потому что в классе места мало, а в VR-шлеме надо для полноты впечатлений не просто крутить головой, а ходить по сцене, манипулируя пультом-рукой. Сделали 3D-модель на платформе Unity двое специалистов ТРИНИТИ, один из них, м.н.с. Отделения физики токамаков-реакторов Асхат Хайров, приехал её показать. А заодно добавили энергетический комплекс (ударный генератор), который уже есть в институте. С ним Асхат и коллеги выезжали на выставки, были на фестивале искусств «Таврида» в Крыму, приходили на школьную конференцию «Зов Вселенной» в Гимназию им. Пушкова. Современные
VR-технологии – уже не игрушки, «цифровые двойники» активно используются для обучения персонала на уникальных и труднодоступных установках.
Примерив шлем, можно побродить по территории ТРИНИТИ (в реальности туда так просто не попадёшь), полюбоваться на «фонтан Росатома» (пока он только в 3D-фантазиях), а потом зайти в будущий зал токамака, разобрать и собрать основные узлы установки и даже заглянуть внутрь «бублика», туда, куда человеку в принципе путь заказан. «Это называется дивертор… как же попроще объяснить… устройство, нужное для формирования профиля плазмы, – рассказывает Асхат. – А теперь – осторожно, включаю плазму!» И ты уже внутри роя светящихся шариков.
Неожиданно…
Елизавета Овсянникова из 10 «ИТ» успела виртуально обойти всю территорию ТРИНИТИ и задала немало метких вопросов: об особенностях охлаждения реактора, о работе энергетической установки… Технологические темы ей хорошо знакомы. «Я создавала в МАИ проект про законцовки крыла самолёта и то, как они влияют на топливную эффективность, – рассказывает Лиза. – Очень люблю 3D-моделирование. Интересно было оказаться внутри реактора. Вот бы ещё посмотреть, как в реальности всё происходит!»
Владимир МИЛОВИДОВ,
фото автора