Запасы органического топлива, накопленные природой, небесконечны, последние два века они активно используются и, согласно прогнозам, скоро могут закончиться.

Одним из альтернативных источников энергии ученым представляется управляемый термоядерный синтез, основанный на получении тяжелых элементов из более легких. Этот процесс сопровождается выделением энергии и носит контролируемый характер в отличие от традиционных ядерных реакторов. 

Нейтроны собирают в пучок 

Реакция термоядерного синтеза возможна только при высокой плотности и температурах плазмы, достигаемых с использованием источников микроволнового излучения - гиротронов. На сегодняшний день более половины всех термоядерных установок мира оснащены гиротронами, созданными в Нижнем Новгороде в Институте прикладной физики РАН с участием ЗАО «НПП «ГИКОМ». 

Области применения гиротронов далеко не ограничиваются нагревом плазмы. 

Получение интенсивных нейтронных потоков, необходимых для лечения онкологических заболеваний - чумы XXI века, - требует дорогостоящих и масштабных установок, в большинстве случаев с использованием ядерных реакций. К сожалению, далеко не всегда это безопасно. «Проводить такие эксперименты - все равно, что щекотать хвост спящего дракона!» - писал известный физик Ричард Фейнман. 

ИПФ РАН участвует в федеральной целевой программе по созданию компактного и безопасного источника нейтронов. Ученые научились прикреплять к больным клеткам специальные вещества-маркеры, в результате чего вероятность уничтожения нейтроном больной клетки многократно повышается. Это дает возможность селективного, направленного воздействия на пораженные органы.

Современные нейтронные источники - огромные сооружения, по размерам сравнимые с атомной электростанцией, и перед учеными стоит задача сделать такую установку, чтобы в будущем ее можно было разместить в любом онкоцентре, в любом городе. Ключевым узлом этой установки вновь, как и в случае с термоядерным синтезом, служит гиротрон, создающий плазму, из нее направленный поток частиц поступает на специальную мишень, и, наконец, после взаимодействия с мишенью рождается узконаправленный нейтронный поток. Прототип такого устройства и разрабатывается в ИПФ РАН. 

Через два года физики института планируют продемонстрировать источник, способный вырабатывать «управляемые» нейтроны. Этого уже очень ждут медики, чтобы отрабатывать методику лечения. Согласно достигнутой договоренности, этим будет заниматься Приволжский исследовательский медицинский университет, сообщил член-корреспондент РАН, исполняющий обязанности директора ИПФ РАН Григорий Денисов. 

Разработки нижегородских ученых для медицинских задач не исчерпываются приведенным примером, у нас есть большой и успешный задел в этой области.

- Сейчас обсуждается вопрос организации в Нижнем Новгороде межрегионального онкологического центра с использованием лучевых и ядерных технологий и центра биофотоники, - говорит заместитель директора по научной работе ИПФ РАН доктор физико-математических наук Михаил Глявин. - В реализации этих проектов мы рассчитываем на активное участие корпорации «Росатом». 

Луч направит ракету 

Микроволновая печь стала привычным прибором на каждой кухне. А можете представить себе поток энергии от тысячи СВЧ-печек на протяжении часа, сжатый в пятнышко размером со спичечную головку? А именно такие источники создают в ИПФ РАН, чтобы зажечь искусственное солнце. 

- Перспективы для сверхмощных микроволновых источников открываются самые широкие, - утверждает Михаил Глявин. - Например, мировое научное сообщество обсуждает идею запуска ракеты в космос без... топлива. Ее будет подталкивать с Земли микроволновый луч!

Пока все это выглядит, как научная фантастика, но многое из того, что казалось современникам неосуществимым, воплощено следующими поколениями. В 2018 году Нобелевская премия по физике была присуждена Жерару Муру за реализацию сверхмощных лазерных импульсов - между прочим, более пяти лет он работал вместе с нижегородскими учеными из ИПФ РАН и ННГУ. Будем ждать и надеяться: может быть, Нобелевской премией за сверхмощные микроволновые генераторы отметят ученых Нижнего Новгорода. 

Александра Махлина. Фото Александра Воложанина.

На фото: Перспективы для сверхмощных микроволновых источников открываются самые широкие, утверждает Михаил Глявин.