Термоядерная энергия (часть 1).

Магнитная энергия.

    Постоянные магниты, хотя и обладают запасом энергии, отдают ее весьма неохотно, так что нет нужды как-то специально называть эту энергию. Однако электрический ток создает вокруг себя протяженные, сильные магнитные поля.

    Как только ток выключается, магнитное поле исчезает, «сжимается», и в цепь выделяется значительное количество энергии не из батареи, а из магнитного поля. Это и есть магнитная энергия. Происходит это в течение короткого периода времени «замирания» тока.

    Магнитную энергию, полученную из химической, вы почувствуете лучше, если во время демонстрации вас немного ударит током. Суть эксперимента с «генератором магнитной энергии» такова:

    Экспериментатор замыкает цепь, соединяя два стержня, которые он держит в руках. Разводя стержни, он пытается разорвать цепь, но, поскольку при этом продолжает держать их в руках, цепь остается замкнутой через большое сопротивление тела.

    Когда стержни разведены, ток падает почти до нуля и магнитное поле электромагнита «сжимается», создавая при этом очень высокое напряжение, которое стремится поддерживать ток в цепи. В результате экспериментатор получает удар током.

Механическая энергия.

    Наиболее часто встречающаяся нам в повседневной жизни – механическая энергия. Это энергия непосредственного взаимодействия и движения физических тел и их частей. В рамках Механики (раздела Физики), механическую энергию подразделяют на потенциальную (для покоящихся тел) и кинетическую (для движущихся).

    Суммарно потенциальная и кинетическая энергия системы тел составляют полную механическую энергию для этой системы тел.

    Механическая энергия широко известна Человеку с древнейших времен и применяется в таких устройствах, как: стрела, копье, нож, топор, праща, баллиста, повозка, маятник, журавль, ветряная мельница, водяное колесо, парус, гончарный круг, часы, и другие самые разнообразные механизмы…

    Приведем примеры наиболее распространенных и используемых источников механической энергии: ветер, течение рек, приливы и отливы морей и океанов, сельскохозяйственные животные, и сам человек.

    Зачастую механическая работа используется как промежуточный этап при выработке электроэнергии. Преобразование механической энергии в электрическую энергию осуществляется генераторами тока. В генераторе происходит превращение вращательного движения вала в электричество. Для вращения вала применяют следующие источники механической энергии: течение рек, океанские и морские приливы-отливы, ветер.

    Однако основное количество генераторов тока по-прежнему работает на тепловых станциях. Здесь химическая энергия ископаемого топлива преобразуется в тепловую энергию пара, которая затем превращается в электрическую энергию тока – универсальный стандарт, удобный для использования и передачи на большие расстояния.

Электромагнитная энергия.

    Во многих случаях электрическая и магнитная энергии тесно связаны друг с другом, каждую из них можно рассматривать как «оборотную сторону» другой. Переменные токи создаются переменными электрическими полями и образуют вокруг себя переменные магнитные поля. Во время радиопередачи в антенне создаются переменные токи, которые порождают электрические и магнитные поля, обладающие электрической и магнитной энергией, или, как мы предпочитаем говорить, электромагнитной энергией. Но эти поля не просто пульсируют около антенны. Часть их отрывается и улетает в виде потока электромагнитных волн, которые, двигаясь со скоростью света, уносят с собой электромагнитную энергию.

    Таким образом, мы представляем себе электромагнитные волны в виде движущихся полей, переносящих энергию. Когда они достигают принимающей антенны, то наводят в ней слабые переменные токи с электрическими и магнитными полями, которые в конечном итоге превращают большую часть энергии волн в слабый нагрев проводов приемника.

        При поглощении света происходит нагревание, поэтому мы говорим, что свет тоже переносит энергию. Известно, что и невидимый свет — как инфракрасное излучение, так и ультрафиолетовые лучи — представляет собой потоки электромагнитных волн. Вместе с радиоволнами мы объединяем их под общим названием излучение. Излучение переносит энергию в форме энергии электромагнитной волны. Когда излучение поглощается, энергия излучения преобразуется в другие формы, чаще всего в теплоту.

Световая энергия.

    Световая энергия знакома всем людям всех времен с самого рождения. С древности известны такие источники световой энергии, как Солнце, Луна и Звезды, костер, факел, хемилюминесцентные животные и растения. В настоящее время Солнце продолжает оставаться основным и главнейшим источником энергии на Земле вообще и световой энергии в частности.

    Все живое на Земле существует только благодаря лучистой энергии солнечного света. Если бы на нашей планете не было атмосферы, которая отражает и лишь частично поглощает световую энергию Солнца, поверхность земного шара там, где солнечные лучи падают на нее отвесно, получала бы за минуту 8,37 дж (2 калории) на 1 см². Эта величина называется солнечной постоянной и измерена с большой точностью вне атмосферы Земли с помощью ракет.

    Если учесть, что Солнце освещает только половину поверхности земного шара, можно подсчитать, что за секунду оно посылает на нашу планету энергию, которая выделилась бы при сгорании 40 млн. т каменного угля! Крупнейшая в мире электростанция могла бы выработать такое количество энергии лишь за 30 лет. Без солнечного света Земля стала бы обледенелым, безжизненным космическим телом. На Земле нет других в какой-то мере сравнимых с солнечным светом источников энергии.

    Растения, а значит, и все живое существуют за счет энергии Солнца. Сжигая в печах каменный уголь и нефть, мы расходуем световую энергию, когда-то запасенную растениями. Включая электрическую лампочку, электромотор, мы потребляем солнечную энергию: в свое время вода, вращающая турбины гидроэлектростанции, была превращена лучистой солнечной энергией в пар и перенесена в тучах на возвышенности.

    На Землю падает лишь около четырех десятимиллиардных долей энергии, излучаемой Солнцем. А вся его энергия образуется в результате термоядерных процессов. Масса солнечного вещества непрерывно превращается в энергию. При этом 1 г массы равнозначен энергии, выделяющейся при сгорании 20 000 т угля.

    Масса Солнца превращается в энергию в термоядерном процессе. Энергию этого гигантского «термоядерного реактора» доставляет на Землю свет.

    Свет — это поток энергии. Световая энергия может передаваться по-разному, в частности колебательными процессами. Можно рассматривать свет как электромагнитное излу-чение, такое же, как радиоволны, но волны его гораздо короче. В фотометрии — науке, изучающей световые лучи,— светом называется электромагнитное излучение, ощущаемое глазом человека. Такое излучение дают волны, длина которых лежит в диапазоне между 0,39 и 0,75 мк. Однако к понятию «свет» можно отнести и не видимые глазом лучи, т. е. электромагнитные излучения с длинами волн, выходящими за эти пределы. Ведь писал же академик С. И. Вавилов в книге «Глаз и Солнце»: «Существует бесконечное разнообразие явлений, которые нам придется назвать световыми, и которые невидимы».

    Таким образом, из всех доступных в настоящее время человечеству видов энергии, энергия световых волн, и ее основной источник – Солнце – являются безусловными лидерами по доступному объему и запасам.

    Помимо непосредственного действия лучистой энергии, Солнце приносит и тепловую энергию, разогревая поверхность Земли и атмосферу. Таким образом, световая энергия Солнца является первопричиной появления таких источников механической энергии, как ветер и течение рек, таких источников химической энергии, как нефтяные, газовые, угольные, торфяные месторождения, леса, луга и поля, морская растительность и т.п.

    Не относящимися напрямую к Солнцу, можно назвать такие источники энергии, как приливы-отливы морей и океанов, вызываемых движением Луны, урановые месторождения (ядерная энергия), и пока не применяемый в промышленности термоядерный синтез. Однако световая энергия не является первичной энергией. В первооснове энергетических преобразований всегда оказывается реакция ядерного синтеза, происходящая на Солнце и звездах. Все остальные виды и источники энергии представляют собой лишь дальнейшее преобразование этой первичной реакции.

    На сегодняшний день человек широко использует не только естественную солнечную световую энергию, но и искусственно получает ее из других видов энергии: электромагнитной, механической, химической. Однако использование солнечных батарей (преобразователей электромагнитных волн) до сих пор ограничено экваториальными районами Земли. Естественную световую энергию Солнца успешно используют для нагрева воды (тепловая энергия), преобразования в электрическую энергию, выращивания сельскохозяйственных культур (химическая энергия).

Тепловая энергия.

    Система измерения теплоты два века назад базировалась на представлении о том, что тепловая энергия сохраняется, никуда не пропадает, а только переходит из одного места в другое. Мы до сих пор пользуемся следующими правилами:

    Для измерения количества тепла заставим его нагревать воду и умножим массу воды на приращение температуры. Если масса взята в кг, а разность А (температур) — в градусах Цельсия, то произведение их будет теплотой в Кал, или ккал.

    При передаче тепловой энергии какому-то другому веществу, то сначала массу нужно помножить на повышение температуры, как и для воды, а результат затем помножить на «удельную теплоемкость» вещества.

    Чтобы измерить тепловую энергию, выделяемую определенным количеством топлива, необходим специальный прибор для сжигания образца и передачи образовавшегося тепла без заметных потерь воде. Подобным испытаниям были подвергнуты почти все виды топлива. Взвешенный образец, как правило, вместе со сжатым кислородом помещался в толстую металлическую бомбу, которая погружалась в сосуд с водой. Затем с помощью электричества образец сжигали и измеряли возрастание температуры воды. Вместе с водой нагревалась и бомба со всем ее содержимым; это необходимо было учитывать.

Тепловая энергия и молекулы.

    Любая удачная попытка передать энергию газу нагревает его, увеличивая давление (объем). В кинетической теории мы связывали это с увеличением кинетическая энергия хаотически движущихся молекул. Тепловая энергия газа - это просто кинетическая энергия в молекулярном масштабе. То же самое можно сказать как о жидких, так и о твердых телах с той лишь оговоркой, что необходимо учитывать кинетическую энергию вращения молекул и энергию их колебаний.

    Представьте себе пулю, которая с огромной скоростью ударяется о препятствие и вследствие трения застревает в нем. В этом случае кинетическая энергия пули передается молекулам окружающего воздуха и дерева, сообщая им дополнительное движение. Огромная кинетическая энергия исчезает, а вместо нее появляется тепловая энергия. Если считать, что теплота — это «обобществленная» кинетическая энергия, то богатство, состоящее в огромном количестве упорядоченной кинетической энергии, распределяется среди всех хаотически движущихся молекул — «достойных» и «недостойных». Когда свинцовая пуля попадает в стенку, большая часть ее богатого запаса кинетической энергии превращается в энергию колебаний отдельных атомов свинца и стенки; энергия обученной армии вырождается в беспорядочную толчею толпы.

    При любых обсуждениях вопросов, связанных с использованием энергии, необходимо отличать тепловую энергию (энергию хаотического движения) от энергии упорядоченного движения, известной в технике как свободная энергия. Так, кинетическая энергия летящей пули представляет собой энергию упорядоченного движения — она вся заключена в пуле. Мы называем ее свободной энергией, поскольку ее целиком можно превратить в потенциальную энергию; для этого надо просто выстрелить вертикально вверх! Энергия деформации также упорядочена, и мы называем ее тоже свободной энергией, ведь пружина может затратить ее на поднятие груза. Химическая энергия практически вся свободна, как и электрическая энергия и энергия высокотемпературного излучения. Любая из этих форм энергии позволяет использовать всю энергию. Хаотическая тепловая энергия имеет один существенный недостаток. На какие бы хитрости мы ни шли, в механическую энергию способна превратиться лишь часть тепловой.

    Это происходит из-за того, что даже в лучшей из мыслимых машин для превращения теплоты в механическую энергию некоторая доля теплоты передается холодильнику. Иначе машина но сможет повторить рабочий цикл. Мы не в силах полностью упорядочить случайное движение молекул, превратив его энергию в свободную. Некий хаос всегда останется. Мысленный эксперимент с идеальной тепловой машиной говорит, что максимальная доля тепла, которую можно использовать, составляет (Т1—Т2)/Т1, где Т1 — абсолютная температура «нагревателя», или котла, а T2 — абсолютная температура холодильника машины (о смысле абсолютной температуры см. гл. 27). Так, пар под высоким давлением с температурой 500° К (227° С), превращающийся в воду с температурой 300° К (27° С), может дать к. п. д. не больше (500—300)/500, или 40% • Такая паровая машина должна выбрасывать, помимо реальных потерь, 60% своего тепла.

    Отсюда вполне очевидным становится вывод, что тепловая энергия и тепловые машины являются наиболее узким местом в современной энергетике. Все машины занимаются непрерывным производством тепловой энергии, и ее выбросом в окружающую среду. Причем, если проблемы эффективного преобразования световой солнечной энергии в электрическую энергию вполне возможно решить, усовершенствуя полупроводниковые и нано технологии, то проблему малого кпд тепловой машины решить нельзя.

    Максимальный к. п. д. равен (Т1—Т2)/Т1, или 1-(Т2/Т1). Так что чем выше Т1 (или чем меньше Т2), тем ближе к. п. д. к единице. Чтобы уменьшить затраты, силовые установки стараются делать с возможно большей температурой Т1 нагревателя, или котла. Серьезные ограничения возникают из-за масла, которое начинает гореть, и металла, который начинает плавиться. Температуру же Т2, при постоянном подводе тепла нельзя надолго сделать ниже температуры окружающей среды. Практически у нас нет способа непосредственно использовать химическую или атомную энергию. Мы должны сначала превращать ее в тепловую энергию, а уж после этого нам не избежать больших тепловых потерь.

    Как это ни парадоксально, но такие же рассуждения, основанные на мысленных экспериментах, говорят, что когда возникает другая потребность — получить теплоту из свободной энергии, т. е. когда мы хотим обогревать квартиру электричеством, мы можем достичь высокой эффективности (к. п. д.).

    Используя свободную энергию, мы с помощью небольшой машины можем «перекачивать» тепловую энергию с холодной улицы в теплую комнату. В сущности, такой тепловой помпой для потребления тепловой энергии может служить вывернутый наизнанку холодильник, морозильное отделение которого помещено вне комнаты.

    Используя солнечный свет, уголь пли гидроресурсы для получения полезной работы вроде питания электроламп, привода токарного станка или перекачивания воды на вершину холма и т. д., мы вновь и вновь приходим к тепловой энергии как к почти неизбежному побочному (вследствие трения) и наиболее вероятному конечному продукту. Когда свет лампы поглощается стенами, станок режет металл или вода стекает назад в океан, полученная первоначально из топлива энергия, в конце концов, целиком превращается в теплоту. А если мы и вначале имели дело с теплотой, то на конечном этапе будет более низкая температура. Она практически не пригодна для дальнейшего использования. Можно, конечно, придумать и другой конец — позволить свету излучаться в межзвездное пространство, станку закручивать пружину, а воду оставить па вершине холма, но, как правило, конечный продукт все-таки тепловая энергия. (Вся энергия от сгорания бензина во всех автомобилях мира за прошлый год, перешла, в конечном счете, в нагревание воздуха и земли - такой вот получается источник тепловой энергии).

Термоядерная энергия (часть 1).

    На первый взгляд, материя Вселенной не так уж горяча. Дышим мы прохладным воздухом, пьем холодную воду, катаемся по льду, лепим снежки. Нас не греет черное ночное небо. Чтобы согреться, приходится зажигать костры и топить печи. Между тем, подавляющая масса вещества в мире испепеляюще горяча.

    Те десятки градусов в ту или другую сторону от точки таяния льда (0 град Ц), в которых мы живем и к которым привыкли, — редкое исключение, крошечный уголок природы. Типичная же, наиболее распространенная температура вещества — это, как ни странно, миллионы, десятки миллионов, даже сотни миллионов градусов. До таких грандиозных температур нагреты звезды. Астрономы доказали, что именно в них сосредоточена львиная доля вещества нашего мира. Вот красноречивый пример. Солнце — ближайшая к нам звезда — раскалено в недрах до 10—13 млн. градусов. А вещества в Солнце в тысячи раз больше, чем во всех планетах солнечной системы.

    Современная наука доказала: там, под ослепительным наружным покровом, непрерывно идут превращения атомных ядер, и это сопровождается колоссальным выделением энергии. Это и есть термоядерная энергия – энергия, выделяющаяся благодаря реакции термоядерного синтеза.

    В раскаленном веществе Солнца очень много водорода. Но не обычного газа, а водородной плазмы: она состоит не из целых атомов, а из атомных осколков—ядер и электронов. При колоссальной температуре солнечных глубин частицы водородной плазмы испытывают весьма быстрое и энергичное беспорядочное движение. Ядра при этом с разгона налетают друг на друга. Иногда столкновение бывает таким сильным, что ядра преодолевают взаимное электрическое отталкивание (они ведь все заряжены положительно), тесно сближаются и сливаются воедино. Тогда из двух ядер обычного («легкого») водорода, т. е. из двух протонов, получается ядро тяжелого водорода — дейтрон. Вместе с тем вылетают прочь отходы реакции — электрон и нейтрино. Так в результате реакции синтеза освобождается термоядерная энергия.

    Слияние двух протонов — маленький взрыв. Но он сопровождается не разрушением, а созиданием – созданием нового ядра, которое более сложное и тяжелое, чем исходные ядра. Этот взрыв - одна из самых сокровенных тайн природы.

    Вот что удивительно. Если бы мы попробовали истолковать синтез дейтрона из прото-нов, руководствуясь только классической физикой, то пришли бы к выводу, что такой синтез невозможен: слишком сильно протоны отталкиваются друг от друга. Тем не менее, на Солнце эти протоны сливаются, а значит, пробивают-таки «непробиваемую» стену электрического отталкивания.

    Лишь квантовая механика — наука о микрочастицах и микропроцессах — объяснила, почему это происходит. Квантовая механика выяснила очень характерную для микромира закономерность: многое из того, что в классической физике строго-настрого запрещено, в квантовой механике лишь почти запрещено, т. е. не невозможно, а только очень маловероятно.

    Сколько бы ни билась муха об оконное стекло, она никогда не проникнет сквозь него — так утверждает классическая физика, и утверждает совершенно верно, ибо речь идет о событии в мире больших тел, в макромире.

    Иначе будет в микромире. Допустим, что муха — это протон, а стекло — непробиваемый барьер электрического поля. В редчайших случаях, с какой-нибудь стомиллиардной «попытки», эта муха — протон — очутится вдруг по ту сторону стекла. И, что примечательно, стекло при этом не будет разбито, в нем не будет проткнуто никакой дырочки. Просто с ничтожной вероятностью происходит почти невероятное событие.

    Сущность этого явления — глубочайшая физико-философская проблема, поныне еще не решенная до конца. Ученые сходятся на том, что секрет парадокса скрыт в специфике микрочастиц: это вовсе не предметы, подобные, скажем, бильярдным шарикам, это скорее волновые вероятностные процессы, некий вид взаимодействия на самых нижних этажах всеобъемлющего здания материи.

    Выделение термоядерной энергии – невероятно удивительно, поскольку очень маловероятной является сама реакция синтеза. Где-то в недрах Солнца соединяются протоны. О редчайшей случайности такого синтеза можно судить по тому, что даже при температуре и плотности глубин Солнца протон должен проблуждать в среднем 14 млрд. лет, непрерывно сближаясь с другими протонами, пока не произойдет это долгожданное событие — образование дейтрона. Но протонов в глубинах Солнца бесчисленно много, и поэтому все время то тут, то там происходят «чудеса»: в крошечных микровзрывах рождается тяжелый водород. И все новые порции термоядерной энергии освобождаются, вливаясь в звездный жар светила.

    Но почему же при синтезе дейтронов выделяется термоядерная энергия? Казалось бы, наоборот, энергия должна поглощаться: из простого строится сложное, на сближение двух упрямо отталкивающихся протонов затрачивается работа.

    Да, работа затрачивается, и немалая. Пока протоны сблизятся друг с другом, они полностью затормозятся. Но если к этому моменту они окажутся друг от друга на расстоянии около 10-13 см, вступят в действие могучие силы ядерного притяжения. Протоны как бы «падают» друг на друга, захватывая друг друга в мощные «объятия». В этом «падении» и выделяется термоядерная энергия, так же как, скажем, выделяется энергия при падении метеорита на Землю. Разница в том, что, хотя ядерные силы действуют на очень малом расстоянии, они в миллиарды миллиардов раз больше сил тяготения, поэтому и энергия термоядерного синтеза колоссальна. Она с лихвой окупает работу, затраченную протонами на преодоление электрического отталкивания, и, вырываясь наружу, вливается в величайшее тепловое богатство Солнца.

    Одним из фундаментов физики стал сейчас эйнштейновский принцип эквивалентности массы и энергии: масса любого тела, дважды помноженная на скорость света, соответствует энергии этого тела. Поэтому изменение массы тела или системы тел должно сопровождаться либо выделением, либо поглощением энергии. Зная это, нетрудно подсчитать, сколько энергии дает термоядерный синтез дейтрона из протонов.

    Масса протона равна 1,007825, значит, два протона имеют массу 2,01565, но масса дей-трона равна 2,01410, т. е. меньше массы двух протонов на 0,00155 (физики эту разность называют дефектом массы). По принципу эквивалентности она соответствует энергии в 0,46 млн. электрон-вольт (электрон-вольт — энергия, которую приобретает электрон, когда он преодолевает разность потенциалов в один вольт). Вот это количество энергии и выделяется при образовании дейтрона.

    Слияние протонов — только начало цепочки термоядерных реакций, происходящих в Солнце.

    Каждый возникший дейтрон очень скоро (в среднем через 5,7 сек) присоединяет к себе еще один протон, превращаясь в ядро легкого гелия и выделяя энергию 5,5 Мэв. Затем, в среднем через миллион лет, ядра легкого гелия сливаются попарно — тут образуется конечный продукт, ядро обычного гелия. При этом выбрасываются два протона, а энергия выделяется очень значительная — 12,89 Мэв.

    Так, через несколько термоядерных реакций, водородные ядра преобразуются в ядра гелия — газа, который ученые сначала обнаружили на Солнце и только потом на Земле. В этой статье указан только главный цикл термоядерного синтеза; есть и другой, в котором участвуют ядра углерода, кислорода, азота. И энергия, освобождающаяся во всех этих превращениях, титанически огромна. Ежесекундно миллионы тонн вещества превращает Солнце в лучистые потоки. Но водород настолько концентрированное ядерное горючее, что за миллион лет Солнце теряет всего лишь миллионную долю своей массы!

    Подобные ядерные процессы могут происходить лишь при очень высокой температуре, и названы они термоядерными. Чем выше температура, тем сложнее и тяжелее синтезирующиеся ядра, тем больше выделяется энергии. И именно благодаря термоядерным реакциям так сильно нагрето звездное вещество, пылающее в вечном, неутихающем пожаре.

    Поняв жизнь Солнца, разгадав энергетические источники звезд, ученые наметили себе цель: зажечь такой же могучий звездный огонь и на Земле! Воссоздать в земной промышленной установке управляемый, послушный человеческой воле термоядерный процесс. Добиться этого — значит получить практически неиссякаемый источник термоядерной энергии. Ведь водородом наша планета очень богата (этот элемент входит в состав воды). Даже если научиться сжигать в термоядерных реакторах менее распространенный в природе тяжелый водород (на Солнце тяжелый водород воспламе-няется особенно легко), то и тогда каждая кружка обычной воды станет равноценна бочке бензина! Наконец, есть еще одно замечательное термоядерное горючее — так называемый сверхтяжелый водород. В природе его, правда, почти нет, но его можно получать методами современной «алхимии» — в ядерных реакторах из легкого изотопа лития, которого немало в земной коре. Смесь тяжелого водорода и сверхтяжелого будет, видимо, наиболее подходящим горючим для получения термоядерной энергетики будущего. Как же решается эта великая проблема? Сейчас главная задача ученых — устроить «звездную спичку», нагреть вещество до таких сверхвысоких температур, при которых начнется энергетически выгодная термоядерная реакция.

    Как рассчитали физики, в земных условиях для этого потребуется куда более высокая температура, чем в недрах Солнца. Причем термоядерное горючее надо «поджечь» без взрыва, иначе процесс выйдет из-под контроля. (Неконтролируемый, неуправляемый ядерный синтез уже осуществлен в водородной бомбе, где соединения изотопов водорода воспламеняются самым грубым способом — взрывом атомной бомбы.)

    Проще всего нагреть тело, передав ему тепло от другого тела, нагретого сильнее. Например, вода в чайнике закипает, черпая тепло от более горячего — огня. Специфика нашей задачи заключается в том, что здесь этот простой способ (примененный, кстати, в водородной бомбе) не годится.

    При передаче тепла от горячего тела к холодному, беспорядочно движущиеся атомы горячего тела как бы расталкивают атомы тела холодного. Беспорядок здесь готов, он только распространяется (ведь именно хаотическое движение частиц создает нагрев тел, причем средняя его энергия и соответствует температуре).

    А если у нас нет заранее данного энергичного беспорядка, которым можно было бы «заразить» холодное вещество, то надо каким-то способом заново создать этот беспорядок. Только так удастся нагреть холодное тело, не имея горячего. Вообразите, что две группы бегунов стремительно несутся навстречу. Вот они столкнулись, перемешались — какая началась толчея, неразбериха! Отличный беспорядок!

    Примерно так же физики пытались получить высокую температуру, сталкивая газовые струи большого давления. Действительно, из прямолинейного движения атомов получалось беспорядочное, и температура газа поднималась довольно значительно. Такая система нагрева давала до 10 тыс. градусов, в свое время это был рекорд нагрева вещества в лаборатории: температура получалась выше, чем на поверхности Солнца.

    Но это еще очень далеко до температуры прохождения реакции термоядерного синтеза и выделения энергии. Какими мощными ни делали газовые струи, как быстро ни сшибали их, за пределы 10 тыс. градусов не ушли. Происходило это потому, что тепловой беспорядок на редкость «заразителен»: он мгновенно убегает от области максимального нагрева, «заражая» собой газ, расширяющийся во все стороны после столкновения струй.

    Система грела окружающую среду, как греет печка воздух в комнате. Она не была изолирована.

    Вспомним снова Солнце. Этот невероятно горячий шар идеально изолирован от окружающих тел — висит в пустоте мирового пространства и ни с чем не соприкасается. Правда, Солнце отдает тепло своими лучистыми потоками, но они ничтожно малы по сравнению с полной энергией светила.

    Значит, если мы хотим изолировать наше искусственное солнце, его надо как-то «подвесить в пустоте», иначе его не удастся как следует разжечь.

    Физики нашли путь, как осуществить эту идею. Они воспользовались тем, что компоненты термоядерной реакции при сверхвысокой температуре будут, как и водородное топливо Солнца, не в твердом, не в жидком, не в газообразном, а в плазменном состоянии, поскольку при миллионах градусов, атомы неминуемо расщепятся на ядра и электроны. Но ядра и электроны, как электрически заряженные частицы, подвержены действию электрических и магнитных полей. Это-то свойство плазмы физики и использовали.