Удалось обратить на пользу даже принципиальный недостаток, присущий ускорителю электронов — синхротрону. Двигаясь по круговым орбитам в магнитном поле ускорителя, электроны тормозятся, испуская «синхротронное излучение». Это явление, с которым практически невозможно бороться, препятствует дальнейшему разгону электронов в циклических машинах. Но для биологов, химиков и медиков «синхротронное излучение» — желанное, поскольку никаким другим способом невозможно получить столь интенсивные потоки мягких (поляризованных!) рентгеновских квантов. И, как это ни парадоксально звучит, уже создаются специальные ускорители, на которых для исследований используются уже не сами ускоренные электроны, а как раз то, что мешает их ускорению.
Ускорители элементарных частиц используются сегодня очень широко. Но даже при богатом воображении трудно перебросить мостик от слова «ускоритель» к слову «генератор» — аппарат, вырабатывающий энергию. Прямо-таки бьет в глаза вопиющее противоречие в самом сочетании этих слов. Как ускоритель может быть генератором энергии, когда он сам непрерывно потребляет ее в солидных количествах?
В самом деле, если прекратить подачу тока, огромная машина тотчас замрет. И никому не известно о таких случаях, когда бы ускоритель возвратил затраченную энергию, не говоря уж о том, чтобы производить ее.
И тем не менее то, что утверждает заголовок, не сказка. Еще, правда, и не быль, но уже вполне реальная возможность. Оказывается, с помощью ускорителя элементарных частиц можно получать топливо для ядерной энергетики.
В 1955 году дала ток первая в мире атомная электростанция в Обнинске под Москвой мощностью всего лишь в 5 мегаватт. Сейчас во всех странах работает более 230 атомных электростанций общей мощностью в 20 000 мегаватт. Пока это всего лишь 2 процента энергетических мощностей мира. Но по прогнозам энергетиков, к 1980 году процент этот увеличится до 30, а к концу столетия — до 50!
Пришло время, когда атомная энергия из неожиданной находки физики микромира превращается в важный энергетический ресурс планеты.
«Легко убедиться, — говорит академик Н. Боголюбов, — что за период от I Международной женевской конференции по мирному использованию атомной энергии 1955 года до IV — в сентябре 1971 года произошли радикальные изменения во взаимоотношениях „атом — общество“».
Действительно, проблема, над которой раньше работали лишь ученые, занимающиеся ядерными реакторами, интересует теперь очень широкий круг специалистов. Генеральная Ассамблея ООН поставила перед IV женевской конференцией новую важную цель: она должна быть полезна не только для ученых и инженеров, но также для организаторов промышленности, администраторов, экономистов. Атомная энергетика превращается в жизненную необходимость.
А теперь вернемся к проблеме ядерного топлива. Что мы подразумеваем под этими словами? Уран? Да, топливом для ядерных электростанций является природный уран. Но что дарует нам природа? Только 0,7 процента от этого подарка составляет изотоп урана-235 — те «сухие лучинки», что сгорают в реакторе. Все остальное — «сырые дрова», негорючий уран-238. Если б можно было использовать его, то добытого урана хватило бы на сотни лет. Но в тепловых реакторах выжигается лишь ничтожная его часть.
Если сравнить современные масштабы добычи урана с его «неполным» сгоранием в реакторах, то вывод оказывается неутешительным. Несмотря на чрезвычайную «калорийность» уранового топлива, его слишком мало и не хватит атомной энергетике будущего.
Но природа не скупа. Кроме урана-235, она наделила способностью к делению плутоний-239 и уран-233, лишив нас в то же время возможности добывать их естественным путем: ни того, ни другого изотопа в природе не существует.
Физики-ядерщики знают, однако, что плутоний можно получить из урана-238, а уран-233 — из негорючего природного тория, если облучить их мощным потоком нейтронов.
На VII мировом энергетическом конгрессе академик А. Александров сказал: «Когда мы говорим о практически неисчерпаемых энергоресурсах ядерного горючего, то имеем в виду необходимость и возможность ввода в игру вторичного горючего — плутония и использования благодаря этому большей части запасов урана-238. Без этого не может быть речи о длительном развитии ядерной энергетики в тех масштабах, которые определяются современными темпами технического прогресса, так как ресурсы урана-235 для этого будут недостаточны».
Разведанные запасы сырья могут удовлетворить потребности в уране только до конца 70-х годов. Поэтому уже сейчас встает задача налаживания производства вторичного горючего в больших масштабах.
Плутоний можно получить, имея огромное число нейтронов. Но где их взять? Возникает еще одна проблема — получения интенсивных потоков нейтронов.
Несколько нейтронов рождается при делении ядер в атомных реакторах. Часть из них тут же поглощается для поддержания цепной реакции. А некоторые нейтроны все-таки становятся добычей ядер урана-238. Из отработанных урановых стержней извлекают новое ядерное топливо — плутоний.
