ЯДЕРНЕ ПАЛИВО З... ПІСКУ КИЇВСЬКІ ВЧЕНІ РОЗРОБИЛИ ПРИНЦИПОВО НОВУ УСТАНОВКУ ДЛЯ ОДЕРЖАННЯ ЕНЕРГІЇ ТА УТИЛІЗАЦІЇ РАДІОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ

На мідній мішені чітко видно ефект «зоряного вибуху» — заглиблення у формі кратера з «розлитою» навколо речовиною білого кольору. На інших експериментальних зразках привертає погляд безліч різнобарвних металевих вкраплень. Це не обман зору, це, як підтверджують численні дослідження, нові хімічні елементи, народжені... з міді. «Новонароджені» навдивовижу ефектні — одні згрупувались у вигляді крапельок, інші утворюють щось на кшталт пелюсток, кульок... Такого конденсату, утвореного в результаті ядерного перетворення речовини (за ядерними мірками, кількість цієї речовини просто-таки неймовірна), ніхто досі не спостерігав. Серед найширшого спектру утворюваних нових атомів є ізотопи, яких не існує у природі, зокрема довгоживучі і стабільні надважкі трансуранові.

Ці нові атоми потрапили на зразки не звідкілясь із позаземного простору — їх одержано в науковій лабораторії. Дивовижних зразків багато — понад чотири тисячі, і можна за бажання одержати скільки завгодно. Їх скрупульозно перевіряли й вивчали фахівці провідних профільних інститутів України. За три роки проведено понад 14,5 тис. аналітичних досліджень. Сьогодні в багатьох учених не виникає сумнівів: відкрито принципово нове фізичне явище, яке дозволить зробити прорив у розв’язанні найгостріших проблем сучасної цивілізації, що досі вважалися «непідйомними». А це передусім проблеми ядерного синтезу й утилізації радіоактивних відходів.

Як відомо, над їх розв’язанням людство б’ється ось уже більш як півстоліття. Сумарні затрати світового співтовариства, вкладені в дослідження цього напряму, давно перевищили сто мільярдів доларів і продовжують швидко зростати. Над цими проблемами працюють багатотисячні колективи вчених у відомих, оснащених унікальним обладнанням наукових центрах передових країн, на досягнення заповітної мети спрямовано міжнародну кооперацію зусиль. Проте очікуваних революційних результатів, порівнянних із тими, що були отримані на стику століть в інформаційних технологіях і генетиці, попри вкладені величезні кошти й інтелектуальні зусилля, так і не побачили. Фізики вже кілька десятиліть намагаються вирішити задачу величезної складності — навчитися створювати і протягом якогось часу підтримувати в певному об’ємі речовини умови, коли відбуваються реакції синтезу найлегших ядер із позитивним виходом енергії, — сотні мільйонів — мільярди градусів і тиски, характерні для надр зірок. Проте домогтися цього в земних умовах до останнього часу не вдавалося. Але якщо проблему керованого термоядерного синтезу, за прогнозами, протягом найближчих десятиліть усе-таки, можливо, буде розв’язано, то про промислову безпечну нейтралізацію радіоактивних відходів залишається тільки мріяти, оскільки, з позицій сучасних знань і розуміння процесів у природі, це видається практично нездійсненним завданням.

Лабораторія електродинамічних досліджень підприємства «Протон-21» (про результати якої йдеться) організована в Києві кілька років тому під конкретний інноваційний проект — створення нової безпечної технології утилізації радіоактивних відходів. Група вчених та інженерів сконструювала унікальну установку, проте одержати очікуваний ефект тими методами, на які розраховували спочатку, не вдавалося. Гроші було витрачено, відведений час минав, інвестора цікавив результат, загалом ситуація склалася критична. Цей момент став переломним. Дослідники були переконані, що ідея й основні підходи правильні. Експериментальна установка, створена для реалізації ідеї, працювала в потрібному режимі. Здавалося, все веде до успіху, однак очікуваного результату не було. І тоді керівник лабораторії зробив рішучий крок — кардинально змінив схему проведення експерименту. Інтуїція підказувала — помилки бути не повинно.

Експеримент удався з першої спроби. На мішені з хімічно чистої червоної міді виявили білий метал — цинк. Звідки йому було взятися? — здивувалися. Дослідили один зразок, другий, третій і виявили в макроскопічних кількостях елементи всієї таблиці Менделєєва. Причому ці кількості в тисячі й мільйони разів перевищували вміст домішок у вихідному матеріалі. Самі довго не могли повірити, що це не що інше, як результат перетворення речовини на ядерному рівні. Тобто трансмутація ядер хімічних елементів. Намагалися виявити радіоактивність на зразках, що зазнали впливу (штучне перетворення одних хімічних елементів в інші, як правило, призводить до появи радіоактивності), але вони виявилися «чистими».

Подальші експерименти й дослідження на постійно вдосконалюваній установці пішли буквально семимильними кроками, з кожним новим успіхом переконуючи керівника лабораторії С.Адаменка в «життєвості» його підходу. У стислому авторському викладі квінтесенція підходу полягає в «можливості ініціювання САМООРГАНІЗОВАНОГО природного процесу лавинної концентрації енергії в речовині аж до виникнення колапсу речовини («самосхлопування») — явища, добре відомого астрофізикам». В основі гіпотези лежать кібернетичні уявлення про складне, створюване з простого, про загальні механізми й закономірності формування складних систем із простих елементів.

Спробуємо пояснити її суть, удаючись до зрозумілих аналогій. Кожна система, багаторазово піддаючись одному і тому самому впливу, що виводить із рівноваги її внутрішній стан, починає «розпізнавати» шкідливі для себе аспекти цього впливу, спеціалізуючи частину своїх елементів на відбивання енергії цього збурення без руйнівних для системи наслідків, більше того — із мінімальним її розігрівом і розсіюваною енергією збурення. Ця закономірність виявляється у спеціалізації органів у тілі людини, у поступовому перетворенні кам’яних валунів під впливом сонця, холоду й води на пісок тощо.

— Якщо з такої точки зору поглянути на проблему керованого ядерного синтезу, то настає розуміння того, що замість зіштовхування на величезних швидкостях позитивно заряджених ядер, які зливаються при цьому лише на мить, необхідно організувати в холодній речовині такий синхронний узгоджений (когерентний) спільний рух, який приведе до неухильного, неминучого, понад те — нездоланного їх зближення. Причому цей рух повинен бути природним, але керованим, — пояснює Станіслав Васильович.

— І ви знаєте, як викликати цей рух? У холодній речовині?..

— Так, ми знайшли для цього простий, дешевий і керований спосіб. Найголовніше — нам вдалося створити такі початкові умови й дати таке збудження, яке породжує колективний узгоджений рух безлічі часток речовини. При цьому ключову роль відіграє прискорення. Наведу такий приклад. Швидкісною трасою назустріч мчать дві авто. На частку секунди вони порівнялися, обдавши одна одну потужною повітряною хвилею, і розійшлися. Оскільки хотіли розійтися, а не зіткнутися лоб у лоб. Те саме спостерігається й у заряджених часток — у них однаковий заряд, і вони відштовхуються. Так влаштована природа, тому існує матерія.

А тепер погляньмо, як упродовж останніх п’ятдесяти років намагаються запалити керований термояд. В умовах високотемпературної плазми дослідники створюють передумови для злиття ядер, попри величезний опір учасників цього руху. Ядра гріють, стискають, чинять насилля над речовиною, аби подолати її несамовитий опір. Історія термоядерного синтезу — це історія насильства людини над природою. І та штучна радіоактивність, від якої ми сьогодні потерпаємо, є наслідком силового втручання в структуру матерії.

Нам видається перспективнішим інший шлях — співпраці з природою. Ініційований нами вплив не викликає протидії. Навпаки, усе, що ми спостерігаємо, напрочуд гармонійне. Інколи навіть здається, що Природа сама зробила нам підказку, як це вже не раз бувало в історії людства, коли відкриття з’являлося саме тоді, коли наставав його час, тобто суспільство було готове до його сприйняття.

Цікаво, що в результаті цього природного лавиноподібного самоорганізованого процесу досягається така концентрація енергії (у малому об’ємі речовини), якої і близько немає в звичайних зірках, хіба що в центральних областях наднових зірок у момент їх вибуху.

— Фантастика!

— Нічого фантастичного тут немає. Хоча при цьому відбуваються дивовижні речі. Приміром, ми здійснили синтез хімічних елементів у лабораторних умовах без реакторів і прискорювачів частинок високих енергій, що вважалося у принципі неможливим. Ми можемо синтезувати нові надважкі трансуранові елементи, які є довгоживучими й навіть стабільними, отже не радіоактивними в загальновизнаному сенсі. Цього ми досягаємо усуненням дефіциту нейтронів у ядрах народжуваних елементів.

— Як це розуміти?

— Візьмімо таблицю Менделєєва. Від водню до урану йде підвищення відносної кількості нейтронів у ядрах. На урані цей процес зупиняється. В усіх штучно синтезованих ядер, одержаних на прискорювачах, зростає тільки сумарна кількість нуклонів при збереженні пропорції між протонами й нейтронами (при цьому, ясна річ, заряд ядра збільшується), а концентрація нейтронів як завмерла на рівні урану, так і ні з місця. Тобто ці елементи дефектні з моменту народження — бракує нейтронів. Тож вони довго й не живуть — діляться, розпадаються.

До речі, на міжнародній конференції з проблем ядерної фізики, що відбулася торік восени в Мессіні (Італія), авторитетні фахівці галузі мусили визнати: традиційний шлях синтезу надважких елементів — безперспективний. Сучасна ядерна фізика не знайшла способу досягнення надвисоких концентрацій нейтронів у ядрах. А ми знаємо, як перенаситити ядра нейтронами, і можемо цим процесом керувати. У результаті ми регулярно одержуємо макроскопічні об’єми речовини, атоми якої мають маси в інтервалі від 250 до 500 атомних одиниць (наші прилади не дозволяють фіксувати масу, вищу від 500).

— А якщо на все це подивитися у прикладному аспекті?

— Сьогодні це може здаватися неймовірним, але наважуся припустити, що використання одержаних результатів не за горами.

На цьому принципі можна буде збудувати енергоустановки для електростанцій, тепловозів, морських суден, автомобілів, літаків, космічних кораблів — для чого завгодно. Уявляєте собі автомобіль із запасом палива на все життя?

— І наскільки реальна перспектива створення електростанції, що не потребує уранового або органічного палива (вугілля, мазуту)?

— За кілька років цілком можна створити принципово нову, екологічно безпечну енергетичну установку, яка стане прототипом енергоустановок майбутнього з надзвичайно широким діапазоном потужності і, відповідно, щонайширшою сферою використання.

— Цікаво, скільки і якого палива потребуватиме така електростанція?

— Для гігаватного блока (типу чорнобильського) потрібно на рік, за найпесимістичнішими оцінками, десять тонн, грубо кажучи, простого металу або піску. Можна топити і радіоактивними відходами діючих АЕС. Такі відходи можна перетворювати на нерадіоактивні, безпечні матеріали, зокрема на такі, що мають самостійну цінність. Принципово вже уявляємо спосіб, як це зробити. До речі, пробні експерименти з дезактивації високоактивних зразків, проведені спільно з Інститутом ядерних досліджень НАН України, пройшли успішно.

— Для такої установки, мабуть, кращого місця, ніж зона Чорнобильської АЕС, не знайти?

— Можливо. Уже в недалекій перспективі бачиться реальним початок ліквідації високоактивних концентрованих радіоактивних відходів. Порівняно невеликим коштом можна побудувати енергогенерувальну установку, яка паралельно «переварюватиме» радіоактивні відходи.

Це абсолютна технологія для одержання енергії та утилізації різноманітних шкідливих відходів. У разі її впровадження проблеми енергетичної залежності України, нафтогазопроводів тощо сприйматимуться цілком інакше.

— І, хочеться гадати, проблему енергетичного голоду розв’язано.

— Ясна річ. Палива в нас під ногами — під саму зав’язку.

— Цікаво дізнатися, як сприймають результати ваших експериментів фахівці інших наукових організацій?

— Наукову громадськість ми поки що ознайомили тільки з частиною результатів. Певна річ, бачимо як інтерес і розуміння, так і повне несприйняття. Основні результати, одержані нашою лабораторією, було обговорено і схвалено ще рік тому на спеціальній науково-технічній раді з участю фахівців кількох відомих профільних вітчизняних наукових центрів, учених НАНУ. Рада дала високу оцінку одержаним результатам і погодилася з висновками авторів про природу відкритих явищ. Розроблені нами спосіб і пристрій, що дозволяють впливати на речовину й викликати унікальну надконцентрацію енергії, перебувають у стадії патентування.

Деякі з наших результатів ми представили на міжнародному симпозіумі в Італії наприкінці 2002 року. Вони викликали щиру зацікавленість.

Перед цим симпозіумом ми звернулися в один із провідних європейських центрів у сфері синтезу й вивчення трансуранових елементів з інформацією про наші результати та пропозицією провести контрольне дослідження наших зразків, але через два місяці одержали типову відписку. Від російської Дубни згоди на проведення контрольної серії експериментів не отримали й досі, хоча Україна є учасником Об’єднаного інституту ядерних досліджень (ОІЯД) і подала офіційну заявку на проведення таких досліджень.

Прокоментувати результати експериментів, одержаних співробітниками Лабораторії електродинамічних досліджень, ми попросили авторитетних учених.

Іван ВИШНЕВСЬКИЙ, директор Інституту ядерних досліджень НАН України, академік НАНУ:

— Представлені результати вражають, проте ще виникають деякі запитання, на які в процесі подальших експериментів треба шукати відповідей. На мою думку, це дуже багатообіцяючий напрям, і ці дослідження слід продовжувати.

Володимир ВИСОЦЬКИЙ, професор радіофізичного факультету Київського національного університету ім. Т.Шевченка:

— Я займаюся теоретичним опрацюванням одержаних результатів, прогнозуванням і моделюванням механізмів ядерних перетворень. Бажаючи провести незалежне дослідження наших зразків, ми звернулися до колег із Росії. Проводили його в одному зі спеціалізованих інститутів, що перебуває в підпорядкуванні міністерства атомної промисловості РФ. Там дуже хороші фахівці, є відповідна апаратура. Треба сказати, зустріли вони нас із цілковитим скепсисом, мовляв, щось вам там примарилося... Проте результати вимірів дуже здивували експериментаторів — більшість елементів мала аномальний ізотопний склад, що означало: ізотопи неприродного походження. Було зареєстровано стабільні ізотопи з масами від 250 до 280. До речі, 280 — це межа їхніх вимірювальних приладів. Результати цих досліджень зафіксовано документально.

Микола НОВИКОВ, директор Інституту надтвердих матеріалів НАН України, академік НАНУ:

— Вважаю, що лабораторії вдалося створити дивовижний пристрій, який дозволяє концентрувати в дуже малому об’ємі величезну енергію й викликати перетворення речовини. Наскільки глибока зміна цієї речовини, як і чому вона відбувається — це предмет подальших досліджень. І, ясна річ, було б добре, якби в цих дослідженнях узяло участь значно більше вчених та фахівців.

Сьогодні ставлення до заявлених результатів — від повного несприйняття до повного захоплення. І в цьому немає нічого дивного. Нове в науці далеко не завжди й не відразу одержувало розуміння. Принцип лазерного генератора спочатку теж не визнавали, а сьогодні лазер — майже побутова річ. Інший приклад — із галузі, якою я безпосередньо займаюся. Як відомо, за рахунок високого тиску графіт перетворюється на алмаз. Двісті років намагалися це зробити, і нічого не виходило. Нарешті знайшли обхідний шлях — і проблему було розв’язано. Приблизно така сама ідеологія і в цьому випадку — середовище має не протидіяти, а допомагати в перетворенні речовини. Загалом результати наукових експериментів свідчать, що це дуже перспективний шлях.

Петро ФОМІН, завідуючий відділом астрофізики і фізики елементарних частинок Інституту теоретичної фізики НАН України, член-кореспондент НАНУ:

— Спочатку в мене був скепсис, але сьогодні результати експериментів не викликають сумніву. Одержано цілий спектр незвичайних, приголомшливих ефектів. Причому вони спостерігаються систематично, що переконує: відкрито справді нове фізичне явище. Його прикладні можливості колосальні. Сьогодні ми просто не можемо цього навіть уявити.