По многим прогнозам через 30—50 лет почти всю электрическую энергию, производимую на планете, будут вырабатывать именно атомные станции. Но, как писал в журнале «Коммунист» президент Академии наук А. Александров, даже такая полная «атомизация» электроэнергетики лишь на 20 процентов уменьшит потребление природного топлива, а нефти и газа — и того меньше. Поэтому «наступило время подумать и о других сферах применения атомной энергии. Выработка промышленного и отопительного тепла, включение атомной энергетики в металлургию и химическую промышленность являются задачами значительно более крупными, чем электроэнергетика. В ближайшие годы человечество, конечно, станет свидетелем проникновения ядерной энергетики в эти области».
Советские физики, занимающиеся расширением сфер использования атомной энергии, работают, в частности, над двумя крупными проблемами. Одна из них — создание реакторов, вырабатывающих тепло при температуре 800—1000 градусов, — это примерно в два раза выше, чем в типичных реакторах, используемых ныне на атомных электростанциях. Чтобы пояснить важность создания высокотемпературных реакторов, достаточно сказать, что они найдут применение в такой прогрессивной технологии, как бездоменное производство металла.
Не менее значительны работы по производству низкотемпературного тепла в ядерных реакторах. На основе этих работ создаются атомные станции теплоснабжения, сокращенно ACT, Такие станции будут использоваться для централизованного теплоснабжения крупных городов, то есть они будут отапливать жилища и предприятия, обеспечивать горячее водоснабжение.
То, что от реактора ACT нужно получать сравнительно низкую температуру, примерно 150 градусов, резко упрощает всю систему, отпадает необходимость в мощных насосах, парогенераторах, конденсаторах, работающих к тому же в контуре, связанном непосредственно с самим реактором, вся система получается исключительно простой, надежной, удобной в эксплуатации.
В нашей стране уже строятся довольно крупные ACT, в частности, в Воронеже и Горьком они будут снабжать теплом районы этих городов, имеющие по 300—400 тысяч населения. Предполагается, что уже через 10—15 лет потребление низкотемпературного тепла в стране достигнет 6 миллиардов гигакалорий; для получения такого количества тепла пришлось бы сжечь практически всю нефть, добываемую в стране в течение года. Отсюда ясно, какой огромный экономический эффект могут дать атомные станции теплоснабжения.
Все, что говорилось до сих пор об атомной энергетике, относится к получению энергии в реакциях ядерного деления. Но это не единственный способ поставить на службу человеку энергию, скрытую в недрах вещества.
Надежды на энергетическое изобилие вот уже несколько десятилетий связаны с возможностью зажечь на Земле рукотворное и надежно управляемое мини-солнце — использовать энергию, выделяющуюся при синтезе (соединении) ядер водорода в ядро гелия. Любопытно, что возможность получения энергии из этой термоядерной реакции учеными была понята на несколько лет раньше, чем возможность использования энергии, выделяемой при делении ядер урана. Но вот урановые реакторы уже много лет работают, их вклад в энергетику с каждым годом резко возрастает, а энергию синтеза водородных ядер (термоядерную энергию, термояд) пока реально использовать не удается.
История термоядерных исследований сама по себе достойна внимания, в ней можно найти немало интересного, поучительного. Увидеть, в частности, как природа последовательно ставила на пути физиков одно сложное препятствие за другим и как у исследователей находились силы и даже мужество, чтобы эти нескончаемые препятствия преодолевать.
Сейчас работы ведутся в двух основных направлениях: на установках с магнитным удержанием высокотемпературной плазмы — в «токамаках» и «стелараторах», и в так называемых инерциальных системах, где микроскопические порции горючего должны непрерывно подаваться в реактор и нагреваться до необходимых сотен миллионов градусов за счет сильнейшего сжатия с помощью мощных лазерных лучей, электронных или ионных пучков.
Естественно, что специалисты, работающие на каждом из этих направлений, лучше других видят его достоинства, и не исключено, что в будущем будут мирно сосуществовать термоядерные установки с реакторами разных типов. Но сегодня, пожалуй, больше других продвинулись к заветной цели, к самоподдерживающейся термоядерной реакции, «токамаки» — установки, родившиеся в нашей стране и ныне широко развиваемые во всем мире. В нескольких странах проектируются или уже начали создаваться достаточно большие «токамаки», в которых можно будет осуществить зажигание самоподдерживающейся термоядерной реакции не с целью получения энергии, а для начала с целью исследования этого процесса. Пока же на «токамаках» идет уточнение ряда важных деталей, идет подготовка к постройке больших реакторов.