С этого момента большинство лабораторий мира переключилось на токамаки. Почему же до сих пор термоядерный реактор не построен? Вы наверняка знаете, что на Солнце время от времени возникают протуберанцы – гигантские образования, выбрасывающие в космическое пространство огромное количество быстрых заряженных частиц. С точки зрения физики это не что иное, как проявление неустойчивости плазмы. Так вот, за прошедшие годы физиками обнаружены и исследованы сотни неустойчивостей, многие из которых приводят к выбросу высокотемпературной плазмы, удерживаемой магнитным полем, на стенки.
Когда-то академик Арцимович заметил, что за всю свою историю наука никогда не сталкивалась с проблемой, сопоставимой по сложности с проблемой управляемого термоядерного синтеза. И тем не менее большинство проблем, стоявших перед учеными, удалось преодолеть. С 60-х годов минувшего столетия температуру плазмы удалось поднять со 100 тысяч до 400 миллионов градусов, поток нейтронов из рукотворной термоядерной плазмы вырос в 100 миллиардов раз! Значительно подросли и другие параметры плазмы, необходимые для решения проблемы. На крупнейшем токамаке европейского сообщества JET величина Q (отношение энергии, выделенной в термоядерных реакциях, к энергии, вложенной в нагрев плазмы) достигла уровня единицы. По инициативе СССР в 90-х годах возник международный проект экспериментального термоядерного реактора ИТЭР (ITER).
Буквально сегодня начинается строительство ИТЭРа в Кадараше (Франция). Запуск намечен на 2018 год. Это будет практически стационарный реактор (длительность отдельного цикла около тысячи секунд, коэффициент усиления мощности в разных режимах, которые надлежит исследовать, – от 5 до 10, а уровень вырабатываемой мощности – 1 тысяча мегаватт). После этого этапа потребуется построить опытную термоядерную электростанцию, ну а далее начнется промышленное освоение термоядерной энергетики. Вот откуда набегают десятилетия. Увы, быстрее не получится.
Глобальное потепление
Едва спала атомная фобия 50–60-х годов прошлого века, как мир узнал о надвигающейся «озоновой» катастрофе, под дамокловым мечом которой прошел почти весь конец XX века. Но еще не просохли чернила под Монреальским протоколом о запрете производства хлорфторуглеродов, как Киотский протокол 1997 года возвестил миру о еще более страшной угрозе глобального потепления.
Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК) до недавнего времени была организацией, известной лишь в кругу ведомственных специалистов. И вот разразилась экологическая сенсация на основе очередного доклада МГЭИК. Главный вывод этого послания ООН к человечеству очень прост: начав борьбу с негативными изменениями климата, мы, возможно, боремся с самой природой, которая не может быть «плохой» или «хорошей».
Документ МГЭИК приводит к странному выводу: сам по себе человек не смог бы привести к изменению климата. Однако, как гребни двух волн, деятельность человека накладывается на естественные изменения природных условий. Все это напоминает выстрел в горах, порождающий сход лавины. В то же время природа климатических циклов, где глобальное потепление сменяют ледниковые периоды, продолжает оставаться неизвестной, порождая массу противоречивых гипотез.
Главное, чем привлек внимание мировой общественности очередной доклад МГЭИК, – это то, что будущее не предвещает человечеству ничего хорошего, но сам по себе человек не изменил, а лишь приблизил очередную климатическую катастрофу. Тем не менее мы, живущие в относительно нормальных климатических условиях, скорее всего, застанем лишь начало катастрофических изменений. Ну а следующему поколению уже придется приспосабливаться к жизни в иных климатических реалиях.
Один из самых спорных выводов МГЭИК основан на расчетах, показывающих, что и мгновенное прекращение выбросов человечеством парниковых газов не изменит экологическую ситуацию. Средняя глобальная температура будет неуклонно повышаться еще как минимум три десятилетия. Чтобы понять, к чему это может привести, достаточно вспомнить аномально жаркое лето 2003 года, когда только в Европе от жары погибли не менее 70 тысяч человек. Это соизмеримо с жертвами в крупных локальных военных конфликтах, например, с потерями США во Вьетнаме.
Таким образом, к середине текущего столетия погодные аномалии лета 2003 года станут почти нормой и будут повторяться все чаще и чаще. Затем климатические перепады станут непредсказуемыми и наступит новый… ледниковый период!
Еще одним результатом исследований МГЭИК стали ныне знаменитые «критические два градуса». Именно за этой температурной границей, по мнению экспертов, может начаться первый этап климатической катастрофы. Поразительно, но, несмотря на замедление роста выбросов в последние годы, скорость климатических изменений только нарастает.
Удерживать двухградусную «температурную планку» можно будет до тех пор, пока концентрация угарного газа (двуокиси углерода CO2) в воздухе будет ниже 450 частей на миллион. Сейчас этот показатель колеблется вблизи 400 частей, так что до климатической катастрофы осталось всего несколько шагов…
В ходе составления рапорта МГЭИК было исследовано более тысячи сценариев развития энергетики и составлены соответствующие прогнозы климатического будущего. Выводы неутешительны: для сохранения «двухградусного барьера» необходимо по крайней мере утроить долю низкоуглеродистых источников. Сегодня это в основном ГЭС и АЭС, вырабатывающие около трети мировой электроэнергии. К 2050 году их доля должна возрасти до 80 %, что вызывает бурные протесты экологов. Защитники природы считают, что после Чернобыля и Фукусимы количество АЭС должно только уменьшаться, не говоря уже о полном запрете на строительство новых реакторов. Составители доклада МГЭИК также предубежденно анализируют перспективы ядерной энергии из-за проблем с радиоактивными отходами и опасности аварийного радиоактивного заражения.
Очень настороженно к проектам ГЭС относятся и «зеленые», считая, что подобное строительство с созданием искусственных «морей-водохранилищ» крайне негативно влияет на окружающую природу. Положение могли бы спасти солнечные и ветряные энергоустановки, но в силу экономических и технических причин их общая доля вряд ли превысит десятую часть используемых энергоресурсов. Существенно не улучшат положение и такие экзотические источники энергии, как геотермальные, приливные и «волновые» (использующие энергию морских волн).
В ближайшей перспективе авторы доклада предлагают разумную альтернативу использования природного газа в качестве «технологического моста» промышленного развития. Подобная замена твердых видов топлива поможет впоследствии перейти к возобновляемым источникам энергии.
Кроме того, сокращению выбросов парниковых газов могут способствовать режим экономии в промышленности и быту, широкое распространение индивидуального электротранспорта, создание «умных домов» с компьютерным управлением отопления и охлаждения от солнечных панелей, распространением электромагистралей и сокращение воздушного сообщения.
По мнению экологов, доклад МГЭИК должен был дать сильный импульс разработке нового международного климатического договора, однако похоже, что выводы экспертов ООН лишь всколыхнули новую дискуссию вокруг самого феномена глобального потепления.
Прежде всего, неожиданно всплыл вопрос – с какого времени человечество стало оказывать влияние на климат? Долгое время считалось, что человеческая деятельность стала сказываться на природе со второй половины XIX века. Именно тогда началась промышленная революция, появились паровые машины, улицы стали освещаться газовыми фонарями, а в атмосферу хлынули потоки углекислого газа от сгорания топлива. Но отдельные климатологи утверждают, что «рукотворное» воздействие на природу началось еще несколько тысячелетий назад. Более того, именно благодаря древнему человечеству и первым антропогенным выбросам парниковых газов, углекислого газа и метана климат нашей планеты остался теплым, а наступление нового ледникового периода задержалось на неопределенное время.
Межледниковые эпохи длятся около десяти тысячелетий, современное межледниковье – голоцен – продолжается уже 12 тысячелетий, а признаков наступления глобального оледенения пока не наблюдается. Более того, если проанализировать климат прошлых эпох, то к началу индустриализации середины позапрошлого века средняя температура должна была быть на 3о ниже. И тогда могло начаться формирование ледников.
Что конкретно сдержало оледенение? Пузырьки древнего воздуха из ледовых кернов Антарктиды свидетельствуют, что сначала содержание углекислого газа постепенно снижалось, но на границе 8 тысячелетия до н. э. процесс неожиданно повернул вспять, и содержание углекислого газа стабилизировалось, а затем начало увеличиваться. Прошло еще несколько тысячелетий, и стала увеличиваться концентрация метана, самого эффективного реагента парникового эффекта.
Климатологи считают, что это увеличение было связано с началом интенсивной сельскохозяйственной деятельности. Именно 8000 тысяч лет назад люди начали выращивать ячмень, пшеницу и другие виды злаков. Земледельцы начали выводить леса, образуя слои древесного угля, что и спровоцировало увеличение концентрации угарного газа.
А с началом бронзового века, 5 тысячелетий назад, началось повсеместное выращивание риса – а его культивация требует своеобразного заболачивания земель, откуда появился источник метана.
Так сельскохозяйственная деятельность наших предков могла подарить те самые 2–3 градуса тепла, которые предотвратили начало ледникового периода и в конечном итоге позволили человечеству достичь нынешнего научно-технического прогресса.
У этой гипотезы много противников, доказывающих, что древняя сельскохозяйственная деятельность никак не могла бы оказать заметного влияния на климат. Однако результаты компьютерного моделирования в чем-то подтверждают теорию древнейшего рукотворного парникового эффекта.