Двигатель для межзвёздных перелётов

[-Asket-]

А, скажем, вывести человека переносящего без проблем 100 кратные дозы радиации?

Касаясь проблемы доз - я уже писал, что эту проблему в любом случае будут решать, и вовсе не ради создания "человека космического", а прежде всего для борьбы с раком. Фактически это исправление и модификация механизмов репарации.
Про опыты в Чернобыльской зоне я уже не раз упоминал, вот тут, например: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,98398.msg2067102.html#msg2067102
"...Тот факт, что дозы ионизирующего излучения (в пределах исследованных нами — от 0,2 до 1,0 Гр в год) у лабораторных линий мышей и полевок только увеличивают частоту встречаемости известных цитогенетических аномалий, позволяет предполагать, что все дело в генетически обусловленных дефектах соответствующих систем репарации. И если у организма в относительно «чистых» зонах имеется некоторый дефицит систем, контролирующих расхождение хромосом в митозе по дочерним клеткам, то именно такой тип аномалий и будет увеличиваться в первую очередь под влиянием неблагоприятных условий, например ионизирующего излучения. То, что мы наблюдаем, — не прямое проявление генетических повреждений, а следствия неэффективного ремонта..."

Так что для человека здорового (генетически, к тому как космонавтов отбирали это мало отношения имеет) и среднестатистического безопасные дозы могут на порядки отличаться даже без всяких модификаций.
При этом стоит заметить, что обычно использующиеся на практике для оценки вреда от облучения примитивные линейные (B) и линейно-квадратичные (C) модели, вообще говоря неверны и это специалистам хорошо известно.
Результаты многих исследований показывают, что при остром воздействии редкоионизирующей радиации в дозах 200 мГр и ниже не отмечено случаев развития лучевой болезни. Более того, не удается выявить увеличения числа стохастических событий (например, злокачественных опухолей). Поэтому Научный комитет ООН по действию атомной радиации (НКДАР) рекомендовал дозы в 200 мГр и ниже относить к малым дозам, а мощность дозы 0,1 мГр/мин и ниже — к малым мощностям доз. Отметим, что НКДАР, объединяя крупных ученых из 20 стран, является наиболее авторитетным экспертным органом в мире по оценке доз излучения, их эффекта и связанного с ним риска.

Ближе к реальности кривая D отражающая эффект гормезиса, хотя на практике все оказывается еще сложнее: Средние, непонятные дозы.

...Ионизирующее облучение (рентген, гамма-лучи и т.д.) ионизирует ткани. Прошивая клетку насквозь, электромагнитный квант может отдавать энергию окружающим его молекулам. Образуются свободные радикалы – осколки молекул, обладающие высокой реакционной способностью. Если этот процесс идёт активно, нормальные процессы в клетках нарушаются и развивается лучевая болезнь (точка № 4 на рисунке). При фоновом, естественном облучении его действие можно считать нейтральным (точка № 2).
И, наконец, точка №1. Насколько мне известно, при снижении уровня ионизирующего облучения существенно ниже фона (это нелегко обеспечить в эксперименте – нужна мощная радиационная защита) деление клеток оказывается затруднено. Вообще, внутриклеточная среда, в которой не возникают свободные радикалы, - это что-то настолько необычное, что организмы не имели возможности (и повода) к нему приспособиться. Вероятно, для инициации некоторых этапов деления нужны радикалы, которые всегда есть в среде, а если их нет – возникают проблемы.
Какая кривая проходит через нанесённые нами на график точки? Самым простым будет следующее предположение.

Вот его-то мы и проверяли, изучая действие радиации в области средних доз (я закончил вступление и перехожу к сути нашей работы, выполнявшейся в 1989-1991 годах).
Несколько слов о постановке эксперимента. Чтобы оценить эффект какого-то воздействия, нужно анализировать динамику некоего числового показателя. Лучше всего, если изучаемый процесс будет линейным, причём таким, чтобы для исследуемого организма его можно было оценивать как позитивный. Хороший вариант – рост. Но надо выбрать такую модель роста, в которой нет существенных перестроек, чтобы размеры были его адекватной мерой…
Мы использовали рост регенерата хвостового плавника у рыб (гамбузий). У рыбы аккуратно отрезается половина хвостового плавника. В течение какого-то времени происходит образование и реорганизация "почки", из которой растёт регенерат, а потом начинается период линейного роста. Регулярно измеряя длину регенерата, можно оценить скорость этого процесса – и воздействие на него разнообразных факторов.
Особая проблема – однородность экспериментального материала. Мы ездили на сброс тёплой воды одной из электростанций, где в советское время жило огромное количество гамбузий – мелких южноамериканских рыбок, которых когда-то завозили для борьбы с комарами. Ловили гамбузий сачками и отбирали одинаковых по размеру здоровых и бодрых девственных самок. Случайно распределяли по группам, резали хвосты, облучали рентгеном и измеряли скорость регенерации.
Так вот, стимуляцию малыми дозами мы регистрировали надёжно. Торможение большими – тоже. А вот со средними дозами получалось странно – мы регистрировали то ускорение, то замедление регенерации. В области средних доз небольшие изменения условий эксперимента приводили к тому, что ингибирование сменялось стимуляцией или наоборот. В конечном итоге мы пришли к выводу, что дозовая зависимость выглядит примерно так.

Мы не можем утверждать, что в области средних доз именно два максимума и два минимума, но получается, что для неё характерно именно чередование минимумов и максимумов. Более того, мы предположили, что такого рода картина характерна для большинства повреждающих факторов.
Как её объяснить? Эффектом гормезиса. Некий неблагоприятный сигнал активирует защитную систему, перекрывающую действие сигнала с запасом. Наличие нескольких пиков – следствие существования нескольких защитных систем, отличающихся по своей мощности. Отдельный вопрос (который я не успею здесь обсудить) – чем приходится платить за включение таких систем.
Я опишу только одно из связанных с описанной идеей обстоятельств. После наших экспериментов у меня появился фильтр, через который я воспринимаю работы, где так или иначе рассматривается влияние средних доз повреждающих факторов. Честные авторы часто признаются, что у них получилась экспериментальная "грязь". Если экспериментальные группы были неоднородными, в результате действия средних доз резко возрастает дисперсия внутри них (одни особи попадают в зону "+", другие – в "–"). Там, где точки выстраиваются в аккуратную линию, данные, скорее всего, подредактированы или фальсифицированы.
А чем закончились наши эксперименты? Мы подошли к пределу "разрешающей способности" при тогдашней постановке опыта. Для продолжения работы у нас не хватило сил. Прошло более двадцати лет. Периодически я вспоминаю о той работе и мечтаю: вот бы собраться с силами и продолжить! Вот получу клональных головастиков путём скрещивания полуклонов зелёных лягушек и вернусь к старым идеям, используя особо однородных экспериментальных животных…

Подробнее эффекты гормезиса рассматриваются в этой статье:
Ю.А.ИВАНОВСКИЙ Радиационный гормезис. Благоприятны ли малые дозы ионизирующей радиации?

...К настоящему времени во всем мире проведено большое число эпидемиологических исследований человеческих популяций, облученных в результате ядерных бомбардировок или аварий, связанных с выбросом радионуклидов; популяций, проживающих на территориях с повышенным естественным радиационном фоном, а также контингентов, профессионально контактирующих с ионизирующим излучением. Во всех этих исследованиях регистрировался эффект радиационного гормезиса. Приведем результаты некоторых из них.
Согласно докладу НКДАР, среди выживших после атомной бомбардировки Хиросимы и получивших около 10 бэр наблюдалось достоверное (p < 0,01) снижение общего коэффициента смертности, и в частности коэффициента смертности от лейкемии, по сравнению с необлученной частью населения соответствующего возраста. Коэффициент смертности мужчин, получивших при атомной бомбардировке Нагасаки дозы менее 150 сГр, был достоверно ниже (на 10%) коэффициента смертности мужчин из необлученной когорты.

Смертность для жителей Нагасаки, мужчин и женщин, облучившихся при атомной бомбардировке (сплошная линия) и не облучившихся (пунктир)

Результаты эпидемиологического обследования почти 108000 рабочих судостроительной промышленности США продемонстрировали статистически достоверное (p < 0,001) снижение общей смертности и смертности от всех злокачественных новообразований у облученных рабочих по сравнению с необлученными.
Снижение смертности от онкозаболеваний зарегистрировано среди военных наблюдателей за ядерными взрывами в атмосфере из США (32000 чел.) и Англии (22000). Смертность канадских военных наблюдателей составила 88% от контроля, при этом смертность от лейкозов – 40% от контроля. Коэффициент смертности от лейкемии был достоверно (p < 0,01) снижен в когорте работников атомной промышленности Англии и США (130000 чел.) по сравнению с необлученным персоналом. Смертность от раков и лейкозов среди рабочих атомной промышленности Канады также была ниже на 58% общенационального уровня смертности от этих причин.
В 1957 г. в результате аварийного выброса радиоактивных веществ на Южном Урале три группы жителей 22 поселков общим числом 7852 чел. получили в среднем 49,6; 12,0 и 4,0 сГр. Наблюдения в течение последующих 30 лет показали достоверное (p < 0,05) снижение смертности от разных видов опухолей во всех трех группах. Смертность составила соответственно 28, 39 и 27% по сравнению с необлученной популяцией. Сравнение групп населения, подвергшихся в результате этой аварии хронической ингаляции 239Pu и получивших 0,343, 1,18 и 4,2 кБк, показало, что риск заболевания раком легкого был достоверно снижен по сравнению с необлученным контролем до 0,56; 0,59 и 0,83 соответственно.
В Индии эпидемиологические исследования пяти городов с различным природным радиоактивным фоном дали достоверную отрицательную корреляцию между уровнем природного радиационного фона в этих городах и смертностью от рака. Аналогичные исследования, проведенные в КНР в районах с повышенным радиационным фоном, выявили ту же тенденцию снижения смертности от онкозаболеваний. В исследовании, охватившем 90% населения США, была продемонстрирована строгая тенденция снижения частоты заболевания раком легких с увеличением уровня концентрации природного радиоактивного газа радона в домах жителей.

Заболеваемость раком легких в зависимости от концентрации радона в помещении - теория и практика...

Эти данные совпадают с результатами Р.М.Хэинса по Англии и Уэльсу. В сообщении А. Миллера с соавторами с высокой статистической достоверностью (p < 0,05) показано сокращение относительного риска смертности от рака молочной железы у 31710 женщин, многократно проходивших рентгеноскопию в период между 1930 и 1952 гг., до 66% от контроля при суммарной дозе 15 сГр...
...Экранирование от естественного радиационного фона приводит к снижению клеточной пролиферации. Впервые это явление, выразившееся в снижении пролиферативной активности у простейших и задержке вылупления личинок дрозофилы, обнаружил Г.Планель с сотрудниками. Позднее этот факт подтвердила группа исследователей, возглавляемая А.М.Кузиным. В их экспериментах с ростом растений и крысят при сниженном естественном радиационном фоне были зарегистрированы уменьшение пролиферативной активности и связанное с этим снижение метаболизма у наблюдаемых объектов. Уменьшение ионизирующего компонента естественного радиационного фона Земли в 20 раз приводило к увеличению скорости старения и отмирания штаммов дрожжевых клеток...

Вот еще одна статья: Владислав Петин "Радиофобия и радиационный гормезис"
Владислав Георгиевич Петин родился в 1939 году в Казахстане. Окончил физический факультет МГУ. Руководитель биофизической лаборатории Медицинского радиологического научного центра Минздрава РФ. Доктор биологических наук, профессор. Автор более 400 научных публикаций, в том числе 7 монографий.

...Многие специалисты считают, что естественная радиоактивность — не просто неизбежность, но даже необходимость, без которой невозможно сохранение и развитие живых существ. Учеными были сконструированы камеры, снижающие радиационный фон в 10 и даже в 30 раз. В последнем случае использовали менее загрязненный радиацией свинец, поднятый с затонувших в доатомную эру парусников. С использованием этих камер выяснились удивительные факты. Оказалось, что уменьшение фона естественного ионизирующего излучения сопровождается недостатком роста и развития биологических объектов. Продемонстрировано, что пониженный радиационный фон приводил к замедлению размножения простейших, растений и даже к замедлению развития животных...
...Опубликованы данные, показывающие, что облучение крыс в течение всей жизни при малой мощности дозы (7,8 мГр/сут) увеличивало их продолжительность жизни на 31% от контроля. Особый интерес в этих исследованиях представляют эксперименты, проведенные в неблагоприятных условиях среды, достигавшиеся повышением температуры обитания до 35 гр., что снижало продолжительность жизни животных до 60% от контроля при обычном радиационном фоне. В этих условиях повышение естественного фона в 2,2 и 8,6 раз повышало среднюю продолжительность жизни до 159 и 174% соответственно. Эти данные свидетельствуют о том, что радиационный гормезис более эффективно проявляется в худших условиях среды. При облучении собак в течение всей жизни редкоионизирующим излучением при мощности дозы около 1,0 мГр/сут обнаружено, что средняя продолжительность их жизни составляла 110% от контроля. Увеличение средней продолжительности жизни у собак до 113% наблюдали при длительном введении им внутрь малых количеств радия-226 (альфа-излучатель)...
...В ряде районов мира за счет выхода на поверхность радоновых источников, близкого залегания у поверхности Земли урановых руд, торийсодержащих песков, а также в районах, расположенных на большой высоте над уровнем моря, радиационный фон может превышать средние его значения в 20–100 и даже в 1000 раз. Например, бразильский город Гуарапари (13 тыс. жителей) известен как курорт, излюбленное место отдыха на берегу Атлантического океана и имеет прекрасные пляжи. Каждый год летом сюда приезжают до 50 тыс. человек. Между тем за час пребывания на пляже каждый отдыхающий получает в 250 раз большую дозу от тория, радона и их дочерних радионуклидов, чем тот же отдыхающий на пляжах Черного и Средиземного морей. В Индии, в штате Керала на берегу Индийского океана 70 тыс. жителей облучаются ионизирующим излучением в 20–50 раз больше, чем в среднем все население страны. Индийские ученые исследовали состояние здоровья жителей этого штата, никаких отклонений в рождаемости, сроках беременности, смертности среди новорожденных не обнаружено. Такие районы есть также в Иране, Италии, Канаде, Китае, Мадагаскаре, Нигерии, США, Франции, ЮАР. Здесь издавна живут люди. Многолетние тщательные исследования не выявили никаких отклонений в состоянии жизнедеятельности растений, животных и человека. Ни продолжительность жизни, ни частота выкидышей, мертворождений или уродств, ни онкологические заболевания и другие болезни у жителей этих районов не отличаются от аналогичных показателей в соседних районах, где более низкий естественный радиационный фон. Более того, в некоторых случаях заболеваемость и смертность от всех видов раковых заболеваний ниже, чем в других регионах с более низким естественным уровнем излучения, а продолжительность жизни, наоборот, выше.
Показателем безопасности повышенного природного облучения служат и результаты исследований, проведенных в Китае в провинции Янгжинг (Yangjiang) с повышенным радиационным фоном (около 4 мГр/год), источником которого является монацит — минерал, содержащий радиоактивный торий. Полученные результаты сравнивались с данными контрольной провинции (около 1,5 мГр/год). Авторы, проводившие эти исследования, подчеркивают, что обследованные семьи живут в этих местностях в течение шести и более поколений, характеризуются одинаковой структурой населения, национальностью, занятостью, продуктами питания, эпидемиологическим статусом. Парадоксально, но смертность от всех видов рака была на 15% ниже в провинции с повышенным фоном по сравнению с контрольной популяцией.
Была проанализирована смертность от всех видов рака у населения, проживающего в сельских местностях и городах США, расположенных высоко над уровнем моря, в которых население подвергалось действию повышенной радиации, и в местностях, расположенных на уровне моря. Было достоверно показано, что смертность населения, проживающего на большой высоте (более 4 тыс. футов над уровнем моря) с высоким уровнем радиационного фона, была на 19% ниже средней смертности по США. Другое обширное исследование было проведено в семи штатах США с повышенным радиационным фоном (2,1 мГр/год) и в 14 — с пониженным фоном (1,2 мГр/год). Показано, что ежегодная смертность от онкозаболеваний на 100 тыс. человек в среднем по США составила 147, а в областях с повышенным фоном — 126.
Все мы дышим воздухом, содержащим различные концентрации радона (альфа- излучающий газ). Другими словами, наши легкие и гортань постоянно подвергаются действию плотноионизирующих излучений от самого радона и продуктов его распада. В США установлена обратная корреляция между концентрацией радона в домах и частотой смертности от рака легкого. Эти данные достоверны как для мужчин, так и для женщин. Результаты этих исследований включали 1700 различных территорий США и 272 тыс. индивидуальных измерений в типичных домах, в которых проживают 90% населения США. Рассматривалась смертность от рака легких. Было показано, что в определенном диапазоне концентраций радона в воздухе жилых помещений смертность от рака легких в США уменьшалась в прямой пропорции с повышением уровня радона. Приводятся следующие конкретные цифры: увеличение концентрации радона от 30 до 190 мБк/л оказывает благоприятное действие: смертность от рака легких на 10–20% меньше средней смертности по стране. Большие концентрации радона начинают оказывать вредное влияние. Любопытно, но и снижение фона ниже 30 мБк/л приводит снова к повышению смертности от рака легких. Эти данные показывают, что как повышенные, так и пониженные дозы ионизирующего излучения могут быть вредными для человека, а их полезное действие проявляется только в некотором оптимальном диапазоне. Для доказательства корреляции онкозаболеваний именно с концентрацией радона было продемонстрировано отсутствие корреляции смертности от рака по 50 другим показателям (пол, возраст, курение и т. д.). Похожие результаты были получены и в Японии. Еще более поразительные данные опубликованы венгерскими исследователями. Воздействие радона было проанализировано в двух деревнях (2680 жителей) за 30 лет. Минимум частоты рака был зарегистрирован в группах с радоновым воздействием 110–185 мБк/л, где относительный риск образования опухоли был в 4,1 раза (!) меньше, чем в группе с меньшим радоновым воздействием, и в 5 раз (!) меньше, чем в группе с большим радоновым воздействием. Другими словами — как американские, так и венгерские данные снова подтверждают, что полезное действие радона проявляется только в некотором оптимальном диапазоне. Может быть, изобретателям, стоит подумать, как поддерживать эту оптимальную концентрацию радона во всех жилищах?
...Читатель будет удивлен, узнав, что концентрация радона в ванной комнате при пользовании душем всего в течение семи минут повышается со 150 до 3000 мБк/л. Более того, в течение 15 минут после выключения воды концентрация радона в ванной комнате продолжает увеличиваться до 5500 мБк/л. Нужно более полутора часов после выключения душа, чтобы его концентрация достигла обычного уровня. Не исключено, что благоприятное действие душа — повышение жизненного тонуса, улучшение самочувствия и т. д. — может быть обусловлено, наряду с другими факторами, и положительным действием радона. Повышенная концентрация радона содержится и в воздухе парников, используемых для выращивания овощей. Возможно, что и в этом случае, наряду с формированием микроклимата, проявляется положительное действие радона на стимуляцию роста растений.
Известны многочисленные статистические данные о продолжительности жизни и заболеваемости раком у рентгенологов и рентгенотехников, профессионально облучаемых во время работы. Полученные данные прямо подтверждают радиационный гормезис. Действительно, до 60-х годов прошлого века, когда не было должной защиты работающих в рентгенорадиологических кабинетах, и врачи получали большие дозы облучения, были отмечены их более высокая смертность и значительное увеличение заболеваемости раком. Продолжительность их жизни в среднем была на пять лет меньше, чем среди врачей других специальностей. Но в настоящее время врач-рентгенолог не находится рядом с пациентом возле рентгеновского аппарата, как это было до недавнего времени. Благодаря этому смертность радиологов, например в Японии, на 28% меньше по сравнению со смертностью всего населения. Похожие данные были получены при обследовании 146022 американских радиологов-техников (из них 73% женщины). Риск смертности радиологов был на 18% ниже для всех заболеваний раком по сравнению со всем населением США.
Результаты исследования здоровья профессионалов атомной промышленности в разных странах были получены при исследовании большого числа работников и тщательно отобранного необлученного контроля. В контрольную когорту включали людей того же региона с учетом пола, возраста, курения и социально-экономического фактора. В нашей же державе подобная открытая информация отсутствует. Поэтому остановимся на результатах, полученных в других странах. Две организации США — Американское ядерное общество и Общество медицинских физиков — неоднократно отмечали, что ежегодное облучение в дозах 50 мЗв в течение профессиональной деятельности не оказывает вредного эффекта на рабочих предприятий атомной промышленности. Исследование 35 тыс. мужчин и женщин, работников ядерного завода в Ханфорде (США), показало, что смертность на предприятии была достоверно ниже на 15% для всех случаев заболевания раком, чем в целом по стране. Изучение работников других ядерных предприятий США в области малых доз не выявило корреляции между дозой радиационного воздействия и смертностью от всех видов рака, в том числе лейкемии. Опубликованы результаты сравнения трех групп работников ядерной промышленности США — 32510 человек тщательного подобранного контроля, а также 27872 и 10348 рабочих, получавших в среднем по 7,5 и 2,8 мГр в год. Результаты исследований показали, что смертность от всех причин в когортах облученных рабочих была на 24% ниже, чем в необлученном контроле. В облученных когортах смертность от всех злокачественных новообразований была на 17% ниже, чем в контроле, зарегистрировано также снижение смертности от атеросклероза, сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний.
По данным национального регистра рабочих атомных предприятий Великобритании был проведен анализ причин смертности рабочих основных предприятий атомной отрасли, в результате чего было выявлено, что риск смертности от всех злокачественных новообразований в исследуемой когорте ниже, чем в среднем по стране. Для лейкемии смертность была равна ожидаемой по стране. Проявление благоприятного влияния облучения в снижении уровня смертности наблюдалось в диапазоне доз от 100 до 300 мЗв за 33 года трудовой деятельности.
Результаты исследований 2776 словацких ядерных рабочих показали, что онкологическая смертность была на 50% ниже по сравнению с обычным населением Словакии. На пяти бельгийских ядерных объектах были проведены обследования рабочих — смертность от всех причин и от рака с 1969-го по 1994 год среди мужчин оказалась ниже общенационального уровня. Среди рабочих Австралийского ядерного комплекса зарегистрировано на 15% меньше случаев рака, чем у обычных людей в том же регионе Австралии. Результаты обследовании 4844 человек, проработавших не менее 10 лет на ядерных объектах Германии, показали, что смертность от рака в исследуемой когорте была почти на 50% ниже общенациональной. Поразительные результаты!
Во всех вышеприведенных данных отмечается уменьшение смертности от рака с увеличением доз, накопленных за период рабочего стажа (в среднем 34 года). Известный радиобиолог Т. Лаки усреднил результаты исследований различных когорт рабочих атомной промышленности 15 стран мира: Австралия, Бельгия, Канада, Финляндия, Франция, Венгрия, Япония, Республика Корея, Литва, Словакия, Испания, Швеция, Швейцария, Великобритания и США. Эти исследования включали около 410 тыс. рабочих и сотрудников атомной промышленности. Проанализировав эти результаты, Т. Лаки пришел к выводу, что ежегодное облучение в дозе 15 мЗв может полностью предохранить от онкосмертности до самой старости. Абсолютно неожиданные результаты! Конечно, использованная им линейная экстраполяция в биологии невозможна, тем не менее эти данные впечатляют.
После атомной бомбардировки 6 и 9 августа 1945 года Хиросимы и Нагасаки в Японии почти 70 лет функционирует регистр жителей, выживших после воздействия радиации (хибакуси). При этом средняя доза внешнего облучения составляла 220 мГр — несколько выше малой дозы, рекомендуемой НКДАР (менее 200 мГр). Регистр располагает данными на 86572 человека. При использовании большого набора тестов, считающихся информативными для процессов старения, было установлено, что у людей, переживших атомную бомбардировку, ускорение процессов старения не отмечено. Не обнаружено также усугубляющего влияния радиации на течение целого ряда заболеваний: гипертонии, ревматического артрита, коронарной болезни и сахарного диабета. Наконец, при сопоставлении продолжительности жизни 82 тыс. облученных и 27 тыс. необлученных лиц не обнаружено даже тенденции к ее сокращению у облученных контингентов, равно как не выявлено учащения смертности у них от естественных причин. Более чем у 27 тыс. детей, родители которых во время атомных бомбардировок в Японии получили дозы, большие 1000 мГр, отмечены лишь 2 вероятные мутации, а среди примерно такого же количества рожденных от родителей, облученных в меньших дозах, не отмечено ни одного такого случая. Не наблюдалось также статистически достоверного прироста хромосомных заболеваний, например синдрома Дауна. В 1962 году в обширном исследовании смертности среди переживших атомную бомбардировку жителей Хиросимы и Нагасаки авторы сообщают, что население, жившее за пределами городов во время бомбардировки и обследованное как “необлученный контроль”, характеризовалось неожиданно пониженной смертностью по отношению к смертности всего населения Японии. Фактически же это было население, облученное в малых дозах. Данные, опубликованные японскими исследователями, показывают, что у переживших атомную бомбардировку смертность от лейкемии только при дозах более 400 мГр достоверно выше контроля. А при дозе 100 мГр частота смертности достоверно ниже контрольной. Следовательно, мы снова приходим к парадоксальному выводу, что, несмотря на трагические последствия атомных бомбардировок японских городов, вышеприведенные данные указывают на возможный радиационный гормезис после действия малых доз ионизирующих излучений и, таким образом, демонстрируют возможность существования порога вредного действия радиации в области малых доз...
...Еще раньше чернобыльской аварии непредвиденный радиационный инцидент произошел на Тайване. В 1982–1983 годах источники радиоактивного кобальта по небрежности попали на свалку металлических отходов, которые были переплавлены и из них изготовлены строительные конструкции. В 1983–1984 годах из них были построены 180 домов, в которых размещались около 1700 квартир. Первая загрязненная квартира была обнаружена только в 1992 году, а затем одна за другой были выявлены и остальные. в этих квартирах проживали и продолжает проживать около 10 тыс. человек. В первый год проживания (1983) оцененная мощность дозы достигала 50 мГр/год. После 21 года проживания в загрязненных апартаментах накопленная доза варьировала в диапазоне от 400 до 6000 мГр. Эти дозы были выше, чем усредненные дозы, полученные выжившими после бомбардировки в Японии, и выше, чем дозы, полученные ликвидаторами через два года после чернобыльской аварии.
Этот непреднамеренный длительный эксперимент на людях доказал, что хроническое облучение при низких мощностях доз редкоионизирующего излучения могло эффективно снижать выход онкологических заболеваний человека. Действительно, в соответствии с представлениями, что любая малая доза является вредной, полученные дозы могли индуцировать 36 случаев смертности от лейкемии и 40 от сулидных раков после 21 года проживания. В действительности же такие цифры не подтвердились. Наоборот, в нескольких публикациях авторы отмечали, что смертность от рака среди взрослых, проживавших в этих зданиях в течение 9–20 лет, составляла примерно 3 % от случаев раковой смертности общей взрослой популяции острова. Согласно правительственной статистике Тайваня, должны ожидаться 200 случаев спонтанных смертей от рака в популяции людей, проживающих в загрязненных апартаментах, фактически наблюдалось пять таких случаев, или 2,5 % от среднего числа, регистрируемого на Тайване. Возникает вопрос: а как насчет наследуемых генетических повреждений, которые могли проявиться в последующих поколениях? Опубликованные данные наглядно демонстрируют отсутствие значимых изменений хромосомных аберраций. В отличие от континентального Китая, на Тайване нет ограничения рождаемости. С 1983 года более 2000 детей родились у жителей, проживающих в загрязненных квартирах, среди них по статистике должно бы наблюдаться около 46 детей с врожденными наследуемыми дефектами (синдром Дауна, гемофилия, церебральный паралич и др.). Фактически выявлены только три ребенка с врожденными заболеваниями сердца, или только 6 % от аналогичных заболеваний в общей популяции населения Тайваня.
Некоторые авторы, используя эти результаты, делают совершенно неожиданный вывод, что Чернобыль, несмотря на всю его трагичность, мог спасти Европу от около 1 млн случаев возникновения дополнительных опухолей, а испытания ядерного оружия — несколько миллионов. На этом основании высказывается предположение, что мы живем в условиях дефицита ионизирующего излучения. Конечно, я не предлагаю развесить кобальтовые источники в аллеях Летнего сада или Сокольниках, чтобы каждый житель Санкт-Петербурга и Москвы ежемесячно прогуливался и получал дополнительное облучение. Но с реальными приведенными данными спорить, по меньшей мере, сложно. И поэтому важно задуматься об актуальности проблемы действия малых доз ионизирующих излучений и необходимость ее дальнейшего изучения...
...Экспериментальные результаты, демонстрирующие существование порога вредного действия радиации, а также положительное действие малых доз ионизирующих излучений, игнорировались и практически не принимались во внимание. Например, в 1994 году после двенадцатилетней (sic!) задержки подготовленных материалов Научный комитет ООН по действию атомной радиации наконец-то опубликовал обзор данных о положительных эффектах малых доз ионизирующего излучения...

Или вот из лекции Новые вызовы «Фукусимы» известного французского ученого-эколога, президента Международной ассоциации «Защитники природы за атомную энергию» Бруно Комби (Bruno Comby), прочитанной для студентов МИФИ:

Бруно Комби

...Давайте остановимся на радиации. Радиация не была изобретена человеком. Это - природное явление. Все вокруг нас в какой-то степени радиоактивно. Радиация излучается Солнцем, приходит из космоса, есть в нашем теле – 10000 бекеррелей, в основном за счет наличия калия 40 и углерода 14. Обычный радиационный фон атмосферы равняется 0,1 мкЗв/ч. Но в разных местах могут быть самые разные значения. Например, при удалении от поверхности земли показатели радиоактивности удваиваются каждые 2000 метров. Так в салоне самолета показатель достигает значения 5 мкЗв/ч, (т.е.в 50 раз больше, чем показатель на уровне моря). А в таких местах, как штат Керала в Индии или город Гуарапари в Бразилии, естественным радиационным фоном являются показатели в 40 мкЗв/ч (этот показатель в 400 раз превышает показатель естественного радиационного фона в этой комнате).
На центральной фотографии этого слайда видите меня в процессе измерения радиационного фона на пляже в Гуарапари в Бразилии. Ториевые пески этого пляжа известны своим БЛАГОПРИЯТНЫМ действием на здоровье, для этого сюда приезжают со всей Южной Америки. Мои измерения на этом пляже показали 50 мкЗв/ч. Такой радиационный фон недопустим на атомной станции, но люди живут при таком фоне и здоровы. Гуарапари - это открытый пляж, где дети играют в футбол, а приезжающие обмазываются этим черным песком.
То же самое можно сказать об иранском городе Рамсер на побережье Каспийского моря. Здесь мои замеры в 2006 году показали уровень в 150 мкЗв/ч, то есть в 3 раза, чем на пляже в Гуарапари! На этой фотографии вы видите меня с человеком, который больше всех подвергся воздействию радиации. Большую часть своей жизни он провел в одном из самых радиоактивных домов на планете. Он построил этот дом сам, используя вместо цемента радиоактивный материал - карбонат радия, который в большом количестве содержится в реке, протекающей неподалеку от его дома. По виду он напоминает известь. Из точно такого же материала была построена школа, директором которой он являлся. Все это расположено в одном из самых радиоактивных мест на нашей планете. Я познакомился с этим человеком в 2006 г., и уже тогда он прожил на восемь лет дольше, чем в среднем живут люди в тех местах. Также как и Гуарапари, город Рамсер известен своим благоприятным влиянием на здоровье. Радиация повсюду, но в естественных количествах она для нас безопасна...

Средний уровень естественной радиоактивности в разных регионах планеты,
в скобках максимальное значение.

[Иван Моисеев]

Так что для человека здорового (генетически, к тому как космонавтов отбирали это мало отношения имеет) и среднестатистического безопасные дозы могут на порядки отличаться даже без всяких модификаций.

В книге "Пилотируемая экспедиция на Марс" (РАКЦ, 2006) приведена следующая таблица:

Табл. 1 2.6. Дозы ГКЛ на кроветворные органы для участка перелета <Земля - Марс> для различного уровня защиты, сЗв/год; Вариант длительности перелёта 435 суток
Защита корабля из алюминия, г•см-2  20 50   100
Минимум солнечной активности          38  27    15
Максимум солнечной активности        19  13     7,5

"Так какую кнопку мне нажать?" (с) Какая защита по-вашему является приемлемой?

[Проходящий Кот]

Насколько можно доверять этой информации:
http://www.adio.su/content/view/1721/1789/
 
И что это нам даёт.....
"Минимальная критическая масса урана-235 составляет около 1 кг "                 

И как это повлияет на "Колонизатор Курилова".

[ВадимZero]

Насколько можно доверять этой информации:

"Минимальная критическая масса урана-235 составляет около 1 кг "   

В роде может и меньше быть критическая масса 235 урана.

[juseppe]

Насколько можно доверять этой информации:
http://www.adio.su/content/view/1721/1789/
"Минимальная критическая масса урана-235 составляет около 1 кг "

Полубред.
В принципе, критмасса зависит от плотности и окружения (отражателя/замедлителя). Свободная урановая сфера - 50 кг, и всё тут. Бериллиевым отражателем можно снизить КМ до ~20 кг. Увеличение плотности уменьшает КМ в обратно-квадратичной зависимости. Чтобы КМ ²³⁵U снизить вчетверо - надо вдвое подогнать плотность, а это давления порядка десятков ГПа. Теоретически,

А инфа про КМ ²³⁵U порядка 1 кг - это недорасслышанный звон: КМ 0,8 кг - это для концентрированного раствора уранила нитрата в тяжёлой воде, и в тяжеловодном басейне-отражателе. Тепловой (и притом низкотемпературный) реактор, но не бомба. Такой же звон - пресловутая КМ 10 г калифорния: это тоже для раствора; для металла - пару кило.

[Иван Моисеев]

Сделал сайт по вопросам МП
http://interstellar-flight.ru
Там, кстати, есть список  форумов Рунета по МП.
http://interstellar-flight.ru/08/f.htm
Данный форум занимает, на мой взгляд, почетное 2-место .
Критика и предложения приветствуются (там есть обратная связь).

[Dem]

А инфа про КМ 235U порядка 1 кг - это недорасслышанный звон: КМ 0,8 кг - это для концентрированного раствора уранила нитрата в тяжёлой воде, и в тяжеловодном басейне-отражателе. Тепловой (и притом низкотемпературный) реактор, но не бомба.

ну надо понимать, что переход раствора в пар - реакцию и нагрев не остановит. Т.е. мощность теплового взрыва пропорциональна прочности ёмкости.
Собственно, как и в обычной бомбе - там реакция тоже прекращается вследствие испарения урановой сферы...

[Gleb1964]

Подумать над своей ошибкой отказываетесь?

Коментирую рисунок выше....
Вы всетаки собираетесь сделать гипербалоид. Посмотрите на геометрию вашего рисунка...Частицы излучающей поверхности которую вы выделили, излучают во всех направлениях а не строго паралельно вашему зеркалу.

Это не существенно. Представим, что на рисунке не поверхность солнца, а лазер с температурой излучения (яркостью) 6000 К. Второе начало запрещает получение в фокусе температуры выше 6000 К хоть ты тресни!
И оптика (банальная) должна защитить второе начало!

Как раз для лазера это было б вполне возможным. Но только для лазера, когерентного точечного источника.
А вот от поверхности Солнца выше 6000 К нагреть действительно невозможно.

Вернусь немного назад в историю, на странички, где обсуждался термоглиссер с фокусировкой энергии от Солнца в перигелии
ВадимZero здесь был действительно прав, утверждая, что нельзя получить температуру в фокусе выше чем температуру источника.
В оптике есть такое понятие, как ЯРКОСТЬ источника, это понятие сродни плотности энергетического потока. Яркость это плотность излучаемого потока на единицу площади излучаемой поверхности и на единицу телесного угла излучения. Спектральная яркость еще добавляет и плотность на единицу спектрального интервала.
В случае лазера легко достигается чрезвычайно высокая спектральная яркость при даже небольшой мощности, поскольку вся энергия лазера сосредоточена в очень узком спектральном интервале и может быть очень направленой (высокая плотность в телесном угле). Кроме того, в импульсном лазере может быть высокая плотность энергии в очень коротком временном импульсе при опять же невысокой усредненной по времени мощности.
Поэтому некорректно сравнивать проблемы фокусировки Солнца и направленного лазерного пучка. Если вам удасться с помощью очень глубоко рефлектора получить при фокусировке угол охвата размером со всю сферу - можно получить почти 6000К за вычетом потерь на отражения и при условии, что удалось поглотить всю энергию от Солнца во всем спектральном диапазоне. Поскольку это нереально -угол охвата всегда меньше, потери на отражение и невозможно поглотить всю энергию - то максимально достижимая температура рабочего тела будет существенно ниже.

[Dem]

6000К и не надо, такую температуру всё равно ни один материал не выдержит

[bob]

http://www.vz.ru/news/2013/7/24/642582.html
Новый пиар Уайта с Алькубьеррой. Неймётся им. (Пространство всё "сжимают" и "сжимают", а гранты иссякают. Нужна новая кампания по привлечению внимания к их шутке.)

[Белоушкин Александр]

Новый пиар Уайта с Алькубьеррой

Деваться некуда, нужно работать в этом направлении. Иначе вообще нет никакого смысла развития космонавтики , да и цивилизации
тоже - впереди большой разрыв и все... а там дальше и  вселенная схлопнется или разорвется и все знания и усилия всех возможных
разумных существ и цивилизаций в ней, включая нашу, пропадут навсегда. Неужели так все бессмысленно в этой вселенной??? 
Раньше был один выход - верить в бога, теперь есть второй - верить в возможность "варп-драйва"
Да, в статье как всегда, соврамши.
Во-первых, насколько я понимаю, способ Алькубьерре как раз не противоречит постулатам СТО и ОТО (Имхо, сверхсвет
им вообще не противоречит во многих случаях, но это отдельная тема для большой мясорубки... ).
Во-вторых, данный эксперимент важен не столько для перемещения среди звезд, сколько для понимания сути
пространства-времени и ответа на вопрос фундаментально оно или нет, или есть что-либо более фундаментальное,
содержащее в себе пространство-время.
Ну а гранты - надо же куда-то девать деньги... у нас вот в области дорожный чиновник в мешках от сахара в сарай складывал
и в погреб - не знал, что можно с помощью денег пространство искривлять))))

[Gleb1964]

6000К и не надо, такую температуру всё равно ни один материал не выдержит

так и не надо 6000К выдерживать.
При температуре 6000К в тело фокусе (нагреватель газа) будет светиться с солнечной яркостью и будет находиться в тепловом балансе с солнцем посредством излучения. Т.е. нагреватель будет излучать назад на солнце через рефлектор столько же энергии, сколько и будет получать, за минусом потерь на отражение и неполный охват сферы рефлектором.
При попытке отбора энергии от нагревателя балансная температура немедленно упадет и ее можно регулировать, балансируя на грани расплавления конструкции. Если бы можно было каким либо образом удерживать от выноса из конструкции жидкий металл, то газ можно было бы нагревать от жидкого металла мишени до больших температур. Или если нагревать газ от ионов какого либо вещества, так чтобы ионы хорошо поглощали солнечное излучение и удерживались в фокусе от выноса с рабочим газом за счет электрического потенциала.
Хотя я полагаю, что идея такого ракетного двигателя все равно мертворожденная - при использовании Солнца при гравитационном маневре путем добавления импульса в перигелии орбиты, таковой импульс должен быть достаточно коротким и добавлен на возможно близком расстоянии от Солнца. Чем дальше от Солнца, тем менее эффективен гравитационный маневр. Кроме того, вектор тяги наиболее эффективен когда он будет расположен по касательной к траектории облета Солнца и перпендикулярно полю гравитации, иначе существенно возрастают гравитационные потери. Т.е. эффективнее всего будет короткий мощный импульс по касательной к орбите в точке перигелия (в ближайшей к точке к Солнцу). А описанный двигатель типа "термоглиссер" на такое явно не способен

[Андрей Курилов]

Хотя я полагаю, что идея такого ракетного двигателя все равно мертворожденная - при использовании Солнца при гравитационном маневре путем добавления импульса в перигелии орбиты, таковой импульс должен быть достаточно коротким и добавлен на возможно близком расстоянии от Солнца.

Именно это и рассчитывалось, если вы читали тему. Ничего мертворождённого в текущем формате идеи нет.

[Polnoch Ксю]

Если бы придумали технологию, способную создать нечто неэнтропийное, и выдерживающее тысячи градусов, сразу же срослась бы ракета с помощью какого-нибудь плазменного радиатора..., которую тут похоронили.
Термоядерная ракета с хорошим радиатором, ИМХО, интереснее термоглиссера.

[juseppe]

А инфа про КМ 235U порядка 1 кг - это недорасслышанный звон: КМ 0,8 кг - это для концентрированного раствора уранила нитрата в тяжёлой воде, и в тяжеловодном басейне-отражателе. Тепловой (и притом низкотемпературный) реактор, но не бомба.

ну надо понимать, что переход раствора в пар - реакцию и нагрев не остановит.

Очень даже может остановить: во-первых, реактивность системы при фазовом переходе меняется по-разному (в чернобыльском РБМК реактивность на паре была выше, чем на воде, что посодействовало разгону; а у ВВЭРов, НЯЗ, наоборот), во-вторых, поскольку в процессе принимает участие замедлитель, то с ростом температуры коэффициент размножения падает (при замедлении нейтроны стремятся к тепловому равновесию со средой, а для СЦР нужна как можно более низкая энергия нейтронов - иначе нужды в замедлителе не было бы).
Да и вообще мощность "парового" взрыва, хоть и пропорциональна прочности оболочки, невысока, по сравнению с "обычной" СЦР.
Словом, на растворе бомбу не создашь - лишь хлопушка получится.

[Okub62]

"Грязная" хлопушка. 

[pkl]

На этой неделе наткнулся на интересную статью-интервью по проблематике УТС с использованием пробкотрона. Думаю, она будет небезынтересна и здесь:

Алексей Беклемишев (ИЯФ СО РАН) о термояде

Учёные пытаются построить термоядерный реактор, но будет ли он основан на токамаке, как многие прогнозируют, - это большой вопрос.

 Автор: Алла Аршинова | Раздел: Интервью | Дата: 14 апреля 2011 года

Старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, кандидат физико-математических наук Алексей Беклемишев рассказывает о проекте новой установки по удержанию плазмы - газодинамической многопробочной ловушке (ГДМЛ). Возможно, её создание станет первым шагом к термоядерному реактору на основе открытой ловушки. Если ГДМЛ будет работать так, как это предсказывает теория, токамаки отдадут пальму первенства в области управляемого термоядерного синтеза открытым ловушкам, ведь последние, предположительно, будут в несколько раз дешевле при той же эффективности.

- В чём заключается проблема термоядерной энергетики?

- Проблема УТС, управляемого термоядерного синтеза, в принципе, решена. В начале девяностых годов на токамаках JET и TFTR была получена мощность термоядерных реакций, превышающая затраты на нагрев плазмы, и стало примерно понятно, каким может быть энергетический термоядерный реактор. Однако решение на основе существующих технологий и материалов слишком большое, дорогое и никому не нравится. Поэтому в начале девяностых годов центр тяжести был перенесён на технологии, а финансирование физических исследований резко сократили. Параллельно интерес к этой области пропал и у самих физиков, сократился приток студентов. Специалисты есть, но большинство из них предпенсионного возраста. Причём такая ситуация не только в России, но и во всём мире, кроме Китая. Так что первая проблема, с моей точки зрения, - это кадровый закат.

Токамак - установка для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза. Плазма в токамаке удерживается не стенками камеры, которые способны выдержать её температуру лишь до определённого предела, а специально создаваемым магнитным полем (из "Википедии"    .

Физика плазмы - наука, построенная на основе классической электродинамики: все исходные уравнения известны, но решения удаётся найти только в некоторых частных случаях. Закон движения каждой частицы в плазме известен. Но как только частиц становится много и они начинают взаимодействовать - получается совсем другая задача. Уравнения, рассчитывающие их движение, не способен решить ни один суперкомпьютер мира. Рассчитать движение одной частицы можно, а когда их 1023, то и уравнений вам надо решить столько же. Поэтому многие явления мы до конца не понимаем и вынуждены применять феноменологию. Это значит, что мы сначала наблюдаем явление, а уже потом пишем уравнения и анализируем, а не наоборот. Так можно всё объяснить, но мало что предсказать. Физику плазмы можно сравнить с теорией турбулентности. Плазма обычно турбулентна, а её турбулентность ещё сложнее, чем в жидкости. Дело в том, что плазма состоит из электронной и ионной компонент, которые сложным образом взаимодействуют между собой. Так что вторая проблема в том, что объект нашего изучения оказался слишком сложным.

Ещё одна проблема - это размеры экспериментальных установок. Программа токамаков затормозилась из-за того, что они стали очень большими (и, как следствие, дорогими). JET с конца восьмидесятых годов остаётся самым большим действующим токамаком, а следующий шаг - ITER, который будет стоить 16 млрд. евро. В этом смысле больше повезло альтернативным системам - они продолжали оставаться маленькими и поэтому быстрее эволюционировали. Открытые ловушки имеют шанс догнать токамаки, несмотря на то что людей, которые занимаются токамаками, намного больше, чем нас. Просто мы имеем возможность быстрее менять установки. Что касается токамаков, у них тоже есть "мобильное" направление - это сферические системы, которые быстро развиваются за счёт малого размера. Стеллараторы почти догнали токамаки по параметрам, но затормозились по той же причине: стали слишком большими.

- Как устроены открытые ловушки?

- Любое магнитное удержание основано на том, что заряженные частицы в магнитном поле движутся по спирали из-за силы Лоренца, которая их закручивает. Ось спирали направлена вдоль силовой линии, и если мы хотим, чтобы частица оставалась в магнитном поле, самый простой способ - это сделать замкнутую магнитную конфигурацию, тогда частица просто будет бегать по кругу. На таком принципе работают тороидальные ловушки - токамаки и стеллараторы.

Открытые ловушки используют другие принципы. В магнитном поле можно сделать магнитную пробку, то есть усилить его в определённом месте. Тогда спираль, по которой движется частица, сожмётся, как пружинка. Чем сильнее магнитное поле, тем сильнее она сжимается, и в какой-то момент частица отразится - полетит в обратную сторону. Частицы между двумя магнитными пробками могут удерживаться в магнитном поле. Этот принцип называется адиабатическим удержанием, а соответствующие ловушки - зеркальными, или пробкотронами.

Исторически первыми были изобретены ловушки на адиабатическом принципе удержания. Однако оказалось, что работают они плохо. Дело в том, что удерживаются не все частицы, а только те, у которых спираль траектории достаточно крутая. Если же частицы между собой сталкиваются, направление их скорости меняется и рано или поздно они покидают ловушку. Кроме того, оказалось, что плазма всё время "гудит" из-за развития разных неустойчивостей. Это "гудение" тоже рассеивает частицы, причём намного эффективнее, чем просто столкновения. Зеркальные ловушки работали хуже, чем токамаки сравнимого размера, и их закрыли в семидесятых годах. Остались они только у нас и в Японии. Почему? Потому что это уже не простые зеркальные ловушки, а установки на новых принципах. Например, действующая в нашем институте установка ГДЛ (Газодинамическая ловушка) основана на ограничении потока газа через отверстие.

Газодинамическая ловушка

В области пробки силовые линии магнитного поля, вдоль которых частицы вылетают из ловушки, сгущаются. Это значит, что если мы сделаем очень сильную магнитную пробку, то плазма будет вытекать из основной ёмкости через очень маленькую дырочку. Тогда даже если частицы сильно рассеиваются внутри ловушки, их поток будет ограничен. Через сопло может вытечь только определённое количество газа, поскольку в самом узком месте он течёт со скоростью звука. Однако в такой схеме расчётные продольные потери гораздо больше, чем при классическом адиабатическом удержании. Поток плазмы растёт при увеличении рассеяния частиц до тех пор, пока он не будет ограничен "вытеканием через маленькую дырочку". Это удержание по принципу "хуже быть не может". Если рассчитать, какой должна быть длина ловушки, чтобы на таком принципе удержания сделать термоядерную электростанцию, то получится что-то огромное. Поэтому исходно ГДЛ была ориентирована не на энергетику, а на материаловедение, как прообраз источника нейтронов.

Вторая наша ловушка, ГОЛ-3 (Гофрированная открытая ловушка), основана на совсем другом принципе. Это многопробочная ловушка с гофрированным полем, которая состоит из последовательности маленьких пробкотронов. Плазма в ней нагревается коротким импульсом мощного электронного пучка. После нагрева плазма разлетается вдоль ловушки, но медленно, так как поток тормозится из-за рассеяния частиц в пробкотрончиках. Исходная идея состояла в том, что термоядерная реакция могла бы произойти раньше, чем плазма разлетится вдоль трубы. Так что это - принципиально импульсная установка.

ГОЛ-3

Хотя во всём мире открытые ловушки закрыли, эти две остались, и мы существенно продвинулись в понимании их работы. Они работают гораздо лучше, чем ожидалось, а турбулентность улучшает, а не ухудшает их характеристики! Это позволяет нам строить амбициозные планы при почти полном отсутствии конкурентов.

- Какие у открытых ловушек преимущества?

- Одно из основных преимуществ - это большая плотность энергии плазмы, которую можно удержать. Плотность энергии - это произведение плотности плазмы на её температуру. Значит, мы можем работать с горячей и плотной плазмой и получить большой выход термоядерной мощности из малого объёма плазмы. Магнитное поле, которое удерживает плазму, обладает упругостью, пропорциональной квадрату напряжённости поля. Давление плазмы может составлять только какую-то часть полной упругости магнитного поля. Иначе плазма выдавливает магнитное поле, а сама попадает на стенку. Отношение давления плазмы, которое можно удерживать, к давлению магнитного поля в открытых ловушках составляет 60 процентов, такой результат был получен на ГДЛ. В токамаках эта величина составляет всего 5-10 процентов. То есть эффективность применения магнитного поля в токамаках гораздо хуже. Почему это плохо? Потому что объём плазмы, а значит, размер установки становится большим. Особенно это проявляется, если мы хотим использовать DD-реакцию (реакция слияния двух ядер дейтерия) или другие "продвинутые" топлива. В токамаках плотность выделения энергии будет очень маленькой, так как ядра дейтерия взаимодействуют между собой в сто раз слабее, чем с тритием. А чтобы сделать энерговыделение большим, нужно большое давление. Так что DD-реактор возможен только на открытых ловушках и некоторых альтернативных системах, а токамаки на него даже не претендуют.

Немаловажен вопрос конструкции. Токамак имеет форму бублика. Поэтому, во-первых, его сложнее сделать, во-вторых, его сложнее чинить при поломке. А в прямой трубе, которую представляет собой открытая ловушка, можно заменять секции без полной разборки. С инженерной точки зрения это гораздо выгоднее.

И боковая стенка не прожигается в случае чего. Есть такой параметр, как разделение потока тепла и потока нейтронов. Почему токамаки, и особенно сферические токамаки, требуют значительных материаловедческих разработок? Потому что нейтроны летят туда же, куда и поток тепла из плазмы, - и то и другое идёт на стенку. Сделать же стенку, которая выдержит такую нагрузку, достаточно сложно. Убрать все излишки в предназначенное для этого место - дивертор - не удаётся. А в открытой ловушке тепло и шлаки удаляются автоматически - вдоль поля, в расширитель. Поэтому на боковую стенку попадают почти исключительно нейтроны и излучение.

Ещё один плюс - возможность прямого преобразования энергии. Поток плазмы, который вылетает в расширитель, можно поместить в скрещенные поля и снимать электрическую мощность непосредственно с электродов, которые к этой плазме присоединены, не используя тепловую машину с тридцатипроцентным КПД. Теоретически КПД преобразования энергии плазмы в электричество может достичь 90 процентов, но это пока возможность, а не реальность.

Если бы удалось сделать небольшую термоядерную открытую ловушку, то это был бы готовый термоядерный ракетный двигатель, с соплом. Сейчас такое, конечно, звучит фантастически, но теоретически это возможно. Во всяком случае, встречаются серьёзные люди, которые выступают на конференциях с такими докладами. Конечно, с трудом верится, что ловушка в два километра поместится на космический корабль, но вдруг мы её когда-нибудь укоротим? Тридцатиметровая вполне могла бы поместиться; она, правда, тяжёлая, но это уже другая проблема.

Очевидных достоинств у открытых ловушек много, причём часть из них является следствием их основной слабости - наличия дырок, через которые вытекает плазма.

- Как возникла идея создания ГДМЛ?

- Идея совмещения многопробочной части с газодинамической в стационарном реакторе возникла в 2006 году в Институте ядерной физики. Если поток плазмы из газодинамической ловушки затормозить в многопробочной секции, то продольные потери уменьшатся, а эффективность удержания - возрастёт. Отцы-основатели, классики, которые изобретали многопробочную открытую ловушку, рисовали что-то похожее, но для импульсной системы. Они тоже считали, что не надо делать всю ловушку гофрированной, а нужно сделать центральную часть в виде гладкой трубы. Только в их варианте труба не была большим пробкотроном, а предполагалась такого же диаметра, как и гофрированная часть. Кроме того, считалось, что это чисто импульсная система, то есть с ГДЛ она была бы не совместима. Эффективное многопробочное удержание при относительно низкой плотности оказалось возможным благодаря коллективному рассеянию ионов на колебаниях плазмы (подобно уменьшению потока воды из гудящего крана). Оно было открыто коллективом лаборатории ГОЛ-3 ИЯФ.

Реализовать плазменную ловушку на основе такого улучшенного многопробочного удержания можно не единственным образом. Идея коллектива ГОЛ-3 заключалась в том, чтобы основным источником нагрева и термоизоляции плазмы сделать релятивистский электронный пучок. Для этого нужно, чтобы, как и в ГОЛ-3, в расширителях была плотная плазма, а электронный пучок был стационарным. А я отстаивал систему с низкой плотностью плазмы в расширителях, больше похожую на ГДЛ. Примерно в октябре 2010 года наше начальство решило, что пора разрабатывать установку нового поколения, и поручило это мне. Работа оказалась очень интересной. Обычно теоретики анализируют целое путём разбиения его на мелкие куски. А тут совсем наоборот. Нужно было построить целое из кусков, причём так, чтобы каждый кусок работал с другими согласованно, как инструменты играют в симфоническом оркестре.

ГДМЛ - это результат коллективных усилий. Мы старались сделать проект таким, чтобы его считали своим и сотрудники ГОЛ-3, и сотрудники ГДЛ, чтобы обе команды воспринимали его как своё родное детище, ведь по отдельности такую установку не построить. И если всё получится, это будет прорыв: по параметрам ГДМЛ будет сравнима с крупными токамаками, например модернизированным Т-15, но при этом на порядок проще и дешевле.

Схема ГДМЛ

- Как будет устроена ГДМЛ?

- ГДМЛ будет "гибридом" установок ГОЛ-3 и ГДЛ. Основная часть установки - это соленоид с двумя магнитными пробками, как на ГДЛ. В него инжектируются атомарные пучки, которые превращаются в плазме в быстрые ионы. Эти ионы удерживаются в ловушке и обеспечивают термоядерную реакцию. Для того чтобы система удерживала максимальное количество таких ионов, нужно, чтобы они инжектировались под немного разными углами к силовым линиям. Тогда давление плазмы (и энерговыделение) распределяется равномерно вдоль плеча соленоида - прообраза активной зоны реактора. Инжекция атомарных пучков осуществляется четырьмя парами инжекторов, каждый из которых имеет свой наклон к оси установки.

По бокам, за магнитными пробками, к центральному пробкотрону будут пристроены два участка с гофрированным магнитным полем, как на ГОЛ-3. Эти участки предназначены для подавления потока вытекающей плазмы. Плазма, всё-таки вытекающая из ловушки, попадёт в баки-расширители. В них будут установлены пластины-плазмоприёмники и инжекторы электронных пучков.

- А какие у неё будут параметры?

- Центральный пробкотрон - десять метров. Гофрированные участки - по пять метров каждый, плюс баки расширителей; в сумме получается тридцать метров.

Пробочное отношение - восемь. Пробочное отношение - это отношение максимального магнитного поля (в пробке) к минимальному. Оно определяет относительный размер отверстия, через которое вытекает плазма. У нас площадь отверстия составляет 1/8 от сечения в самой широкой области. Чем меньше отверстие, тем лучше. Но чтобы его сделать совсем маленьким, нужно создать большое магнитное поле, а это дорого, потому что подразумевает использование дорогих сверхпроводников. Оказывается, что дешевле увеличивать длину многопробочных участков, чем увеличивать магнитное поле.

Комплекс атомарной инжекции будет состоять из восьми инжекторов мощностью 1 МВт и длительностью 1 сек. Атомы разгоняются до энергии 40 кэВ (тыс. электрон-вольт). ИЯФ является мировым лидером по разработке и изготовлению подобных приборов. Проблемы с технологией нет, были бы деньги. Каждый инжектор стоит порядка миллиона долларов, себестоимость, конечно, меньше, но всё равно это самая дорогая часть установки.

Очень важной частью установки будут электронные пучки. Кроме дополнительного нагрева плазмы, они должны будут поддерживать её электрический потенциал и генерировать звук в многопробочных участках. Их будет две штуки. По одному импульсно-периодическому инжектору в каждом расширительном баке, мощностью 5 МВт и энергией 50 кэВ.

Расчётная плотность плазмы составит 1-5*1014 в кубическом сантиметре. Это примерно в сто тысяч раз меньше, чем плотность молекул в атмосферном воздухе. Однако для горячей плазмы это большая плотность. Достаточно сказать, что её давление будет сравнимо с атмосферным.

Расчётная температура электронов - 1-2 кэВ. На ГОЛ-3 такая температура электронов получена, но она достигается за счёт очень мощного электронного пучка. В ГДМЛ мы хотим достичь примерно такой же температуры за счёт более качественного удержания плазмы. Большая температура электронов позволяет дольше удерживать в ловушке быстрые ионы, соответственно возрастает расчётный выход мощности термоядерных реакций. Если считать, что плазма состоит из дейтерия и трития, и отнести термоядерную мощность к затратам мощности на нагрев плазмы, то получится параметр QDT. Он характеризует эффективность удержания плазмы в ловушке. Сейчас на наших установках QDT < 0,2 процента, а на ГДМЛ мы надеемся достичь 10 процентов, как в крупных токамаках. Также очень сильно изменится время эксперимента. Мы продлим его в сто раз - с 0,01 секунды до 1 секунды.

Чтобы реализовать эти параметры, нужно уже сейчас начинать поддерживающие эксперименты на тех двух установках, которые у нас есть. Мы так и делаем. Например, проводим эксперименты по течению плазмы через один или несколько пробкотронов. Сейчас, как вы могли видеть, к ГДЛ присоединена маленькая ловушечка, она выполняет функцию одной гофры гофрированной системы. Мы проверяли, работает ли при плотности плазмы ГДЛ принцип гудения трубы. Предварительные результаты говорят, что работает - значит, и на ГДМЛ, скорее всего, заработает. Идут эксперименты по разработке электронных пучков для ГДМЛ.

- Будут ли у ГДМЛ приложения?

- Да, будут, и очень полезные. В первую очередь ГДМЛ - это эксперимент для испытания новых принципов устройства термоядерного реактора. Однако есть цели и поближе.

Первое приложение - это мощный нейтронный источник для материаловедения. Его энергетическая эффективность может быть скромной, QDT=1-10%. Эти параметры должны быть достигнуты уже в ГДМЛ, при длине ловушки тридцать метров.

Следующее приложение требует QDT больше 15 процентов и называется драйвером подкритичного ядерного реактора. Большинство реакторов работают на медленных нейтронах, которые специально замедляются, чтобы вызвать реакцию в уране-235. Основная часть урана при этом остаётся бесполезной. Для того чтобы она стала источником энергии, используются реакторы на быстрых протонах, и как раз за этой системой будущее ядерной энергетики. Потому что того урана, который делится сейчас, осталось немного. Но зато есть большие запасы обеднённого урана. И его можно использовать как топливо, но для этого необходим поджиг. "Поджигать" его можно, в частности, термоядерным источником нейтронов. Такие же параметры термоядерной установки требуются для создания реактора-дожигателя ядерных отходов. Но, конечно, это ядерная энергетика, и если использовать термоядерный реактор в таком качестве, он должен быть обложен радиоактивным веществом. А следовательно, встаёт вопрос безопасности. В связи с ситуацией на "Фукусиме" это приложение может отпасть вообще.

Следующий этап - гибридный реактор. Термоядерный реактор можно обложить "одеялом", заполненным урановыми топливными сборками, и получится гибридный реактор. Его преимущество в том, что он глубоко подкритичен. Это значит, что если плазменная установка остановится, то без дополнительной аварийной защиты выключится и сам реактор. Плазму очень сложно зажечь, но зато "выключить" легче лёгкого.

Чтобы построить чисто термоядерный реактор (без урана), QDT должно превышать значение 10. В рамках конструкции ГДМЛ длина ловушки будет порядка трёхсот метров.

И наконец, на основе ГДМЛ можно построить дейтериевый реактор, в котором не будет использоваться тритий. С этой точки зрения реактор будет гораздо более "чистым" и безопасным. Такая двухкилометровая "труба" по расчётам всё равно должна стоить меньше, чем установка системы ITER. Но до этого приложения нам ещм очень далеко.

Возможные приложения ГДМЛ

- Как скоро можно будет начать строительство и эксперименты?

- Если будет финансирование, то через четыре года после начала строительства установки, а если "на подножном корму", то через шесть лет. Но в этом случае придётся строить ловушку из металлолома, и в итоге получится несколько другая установка.

- А как обстоят дела с финансированием?

- Нам удалось вписаться в программу "Росатома" по финансированию термоядерных исследований, но в том, что деньги до нас в итоге дойдут, уверенности нет (так как бюджет распределяется между теми, кто ближе к Москве). В основном финансово поддерживаются проекты на основе токамаков, а мы считаемся альтернативным направлением. Вот, например, Курчатовскому институту "Росатом" обещает помочь в обновлении токамака Т-15. Но даже если им и дадут эти деньги, у меня есть сомнения в том, что они доведут дело до конца, так как работать у них некому - совсем не осталось молодёжи.

- Настолько остро стоит проблема?

- На мой взгляд, да. В Москве культ золотого тельца, поэтому привлечь студента к науке практически невозможно. В этом плане нас спасает то, что мы далеко от столицы. Молодёжь в науке - это очень сложный вопрос. Вот, например, Россия выделяет немалые средства на проект ITER, и туда нужно посылать людей, чтобы они учились и привозили обратно ноу-хау. И кого посылать? Некого.

- Как именно, кстати, Россия участвует в проекте ITER?

- Наш вклад оценивается в 10 процентов. Но это не денежные вложения, а просто мы строим здесь за свой счёт части токамака и отправляем туда. Правда, большую часть строительства пролоббировали люди, которые производят сверхпроводники, а это значит, что мы не столько вкладываемся интеллектуально, сколько поставляем большие железяки.

- Если всё сложится удачно и новая ловушка будет построена, как Вы оцениваете её перспективы? Изменит ли она что-то в области УТС?

- Во-первых, можно будет построить аналогичную ловушку в атомном городке, запустить туда тритий и проводить исследования материалов. Но главное - на основе того, что получится, мы можем начать проектирование термоядерного реактора и дожигателя термоядерных отходов.

Стоимость строительства термоядерного реактора на разных типах установок в зависимости от их размера

По рисунку, который я сделал, видно, почему дальнейшее развитие токамаков проблематично и почему в качестве термоядерного реактора открытые ловушки являются перспективной системой. Горизонтальная ось - это стоимость строительства установки, вертикальная - QDT - отношение термоядерной энергии к энергии разогрева плазмы. Величина QDT зависит от качества удержания плазмы, то есть времени жизни частиц в ловушке. Когда QDT = 1, это означает, что выделяется столько же термоядерного тепла, сколько было затрачено на нагрев плазмы. Большие токамаки сейчас примерно единице и соответствуют.

Видно, что у токамаков есть степенная зависимость качества удержания от размера, а значит, и от стоимости. Это приводит к тому, что все токамаки попадают на прямую с низким наклоном; то есть попросту, чтобы сделать эффективную установку, нужно потратить крупную сумму. Если мы хотим достичь энергетической эффективности на основе токамака, это будет стоить 16 млрд. евро. Это много. А для открытых ловушек зависимость стоимости от качества удержания другая. Если использовать с обеих сторон по одной пробке, то такая зависимость будет немного круче, чем для токамаков. А если использовать многопробочное удержание, то линия будет совсем крутая.

Какой вывод можно сделать из графика? Маленькие открытые ловушки дороже, чем токамаки, на токамаках можно получить гораздо лучшие параметры. Но если увеличивать размеры, то стоимость открытых ловушек растёт медленнее. Стоимость токамака пропорциональна кубу размера. А открытую ловушку просто удлиняют, поэтому она пропорциональна первой степени, то есть длине этой ловушки.

Роль ГДМЛ в данной схеме в том, чтобы поставить начальную точку, через которую надо проводить теоретические зависимости. А чтобы этим зависимостям поверили, придётся делать ещё и дальнейшие эксперименты.

- А как на ваши планы отреагировали физики с токамаков?

- Для них наша работа не представляет интереса, потому что пока мы сильно отстаём от токамаков по многим параметрам. Никто не верит в теоретические скейлинги, если параметры меняются больше, чем в десять раз. Так что кривая, которая там нарисована, теоретическая. Предсказательность в данном случае ограничена. Пока мы говорим только о сжигателе отходов и о продвижении в область материаловедения. А уже следующим шагом станет термоядерный реактор.

http://old.computerra.ru/interactive/605295/

Кажется, самая поздняя побликация по магнитным ловушкам, которые почти ТЯРД.

[ВадимZero]

Кажется, самая поздняя побликация по магнитным ловушкам, которые почти ТЯРД.

Вообще сложно сказать являеться ли газодинамическое, многопробочное удержание достаточным для ТЯРД. Суть вопроса в том чтобы обеспечить  возможность беспрепятственного вылета продуктов реакции из пробкотрона. Если эта проблема в амбиполярной ловушке решаеться естейственно. То есть амбиполярный барьер, есть потенциальная яма, которая удерживает ионы с ниской энергией, и не удерживает с высокой, то в случае с ГДМЛ без реальной проверки не обойтись.

[Иван Моисеев]

Калуга. КРУГЛЫЙ стол «ПРОБЛЕМЫ МЕЖЗВЕЗДНЫХ ПЕРЕЛЕТОВ»
http://ivan-moiseyev.livejournal.com/42920.html
Тезисы докладов:
http://interstellar-flight.ru/07/theses_if.docx

[alex_semenov]

Калуга. КРУГЛЫЙ стол «ПРОБЛЕМЫ МЕЖЗВЕЗДНЫХ ПЕРЕЛЕТОВ»
http://ivan-moiseyev.livejournal.com/42920.html
Тезисы докладов:
http://interstellar-flight.ru/07/theses_if.docx

Почему на фото о круглом столе так мало участников? Это так получилось или было так мало?
И еще. Конечно плевое дело, есть конвертилка, но не лучше ли тезисы выложить в старом doc-е, а не docx-е?
На случай,  мало ли у кого что стоит?
Я например новый офис терпеть не могу и до сих пор дома пользуюсь "безнадежно устаревшим" ХР...

ЗЫ...
Спасибо!